以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。また、以下で説明する実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述される全ての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の又は対応する符号を付し、説明を省略することがある。
The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. The embodiments described below are illustrative and do not limit the invention, and all features and combinations described in the embodiments are not necessarily essential to the invention. In addition, identical or corresponding components in each drawing are denoted by identical or corresponding reference numerals, and descriptions thereof may be omitted.
(作業機械の概要)
本実施形態では、作業機械の一例としてショベルを用いる例について説明するが、ショベルに制限するものではない。建設機械、標準機、応用器、林業機械、又は油圧ショベルをベースとした搬送機械に適用してもよい。
(Overview of the work machine)
In this embodiment, an example will be described in which a shovel is used as an example of a work machine, but the present invention is not limited to a shovel. The present invention may be applied to a construction machine, a standard machine, an application machine, a forestry machine, or a conveying machine based on a hydraulic shovel.
図1を参照して、本実施形態に係るショベル100の概要について説明する。図1は、本実施形態に係る作業機械としてのショベル100の側面図である。
An overview of the shovel 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 is a side view of the shovel 100 as a work machine according to this embodiment.
なお、図1では、ショベル100は、施工対象の上り傾斜面ESに面する水平面に位置すると共に、後述する目標施工面の一例である上り法面BS(つまり、上り傾斜面ESに対する施工後の法面形状)が併せて記載されている。なお、施工対象の上り傾斜面ESには、目標施工面である上り法面BSの法線方向を示す円筒体(図示せず)が設けられている。
In FIG. 1, the excavator 100 is positioned on a horizontal plane facing the upward slope ES of the construction target, and an upward slope BS (i.e., the slope shape after construction on the upward slope ES), which is an example of the target construction surface described below, is also shown. Note that the upward slope ES of the construction target is provided with a cylinder (not shown) that indicates the normal direction of the upward slope BS, which is the target construction surface.
本実施形態に係るショベル100は、下部走行体1と、旋回機構2を介して旋回自在に下部走行体1に搭載される上部旋回体3と、アタッチメント(作業機)を構成するブーム4、アーム5、及び、バケット6と、キャビン10を備える。
The excavator 100 according to this embodiment includes a lower carrier 1, an upper rotating body 3 mounted on the lower carrier 1 so as to be freely rotatable via a rotating mechanism 2, a boom 4, an arm 5, and a bucket 6 constituting an attachment (working machine), and a cabin 10.
下部走行体1は、左右一対のクローラが走行油圧モータ1L,1R(後述する図2参照)でそれぞれ油圧駆動されることにより、ショベル100を走行させる。つまり、一対の走行油圧モータ1L,1R(走行モータの一例)は、被駆動部としての下部走行体1(クローラ)を駆動する。
The lower traveling body 1 allows the excavator 100 to travel by hydraulically driving a pair of left and right crawlers by traveling hydraulic motors 1L, 1R (see FIG. 2 described later). In other words, the pair of traveling hydraulic motors 1L, 1R (an example of a traveling motor) drive the lower traveling body 1 (crawlers) as the driven part.
上部旋回体3は、旋回油圧モータ2A(後述する図2参照)で駆動されることにより、下部走行体1に対して旋回する。つまり、旋回油圧モータ2Aは、被駆動部としての上部旋回体3を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体3の向きを変化させることができる。
The upper rotating body 3 is driven by a hydraulic motor 2A (see FIG. 2 described later) to rotate relative to the lower traveling body 1. In other words, the hydraulic motor 2A is a rotation drive unit that drives the upper rotating body 3 as a driven unit, and can change the orientation of the upper rotating body 3.
なお、上部旋回体3は、旋回油圧モータ2Aの代わりに、電動機(以下、「旋回用電動機」)により電気駆動されてもよい。つまり、旋回用電動機は、旋回油圧モータ2Aと同様、非駆動部としての上部旋回体3を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体3の向きを変化させることができる。
The upper rotating body 3 may be electrically driven by an electric motor (hereinafter, "swivel electric motor") instead of the swivel hydraulic motor 2A. In other words, the swivel electric motor is a swivel drive unit that drives the upper rotating body 3 as a non-driven unit, similar to the swivel hydraulic motor 2A, and can change the orientation of the upper rotating body 3.
ブーム4は、上部旋回体3の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム4の先端には、アーム5が上下回動可能に枢着され、アーム5の先端には、エンドアタッチメントとしてのバケット6が上下回動可能に枢着される。ブーム4、アーム5、及びバケット6は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9によりそれぞれ油圧駆動される。
The boom 4 is pivotally attached to the front center of the upper rotating body 3 so that it can be raised and lowered, and an arm 5 is pivotally attached to the tip of the boom 4 so that it can rotate up and down, and a bucket 6 as an end attachment is pivotally attached to the tip of the arm 5 so that it can rotate up and down. The boom 4, arm 5, and bucket 6 are hydraulically driven by a boom cylinder 7, arm cylinder 8, and bucket cylinder 9, which serve as hydraulic actuators, respectively.
なお、バケット6は、エンドアタッチメント(作業具)の一例であり、アーム5の先端には、作業内容等に応じて、バケット6の代わりに、他のエンドアタッチメント、例えば、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等が取り付けられてもよい。さらには、エンドアタッチメントして、リフティングマグネットを取り付けてもよいし、作業の種類によって、グラップル、解体用フォーク、チェーンソーを含むハーベスタ等の他の作業具が取り付けられてもよい。
The bucket 6 is an example of an end attachment (work tool), and instead of the bucket 6, other end attachments, such as a slope bucket, a dredging bucket, or a breaker, may be attached to the tip of the arm 5 depending on the type of work. Furthermore, a lifting magnet may be attached as an end attachment, and other work tools such as a grapple, demolition fork, or harvester including a chainsaw may be attached depending on the type of work.
キャビン10は、操作者が搭乗する運転室であり、上部旋回体3の前部左側に搭載される。
The cabin 10 is the driver's cab in which the operator sits and is mounted on the front left side of the upper rotating body 3.
[ショベルの構成]
次に、図1に加えて、図2を参照して、本実施形態に係るショベル100の具体的な構成について説明する。
[Excavator configuration]
Next, a specific configuration of the shovel 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 2 in addition to FIG.
図2は、本実施形態に係るショベル100の構成の一例を概略的に示す図である。
Figure 2 is a diagram showing an example of the configuration of the shovel 100 according to this embodiment.
なお、図2において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。
In Figure 2, the mechanical power system, hydraulic oil lines, pilot lines, and electrical control system are shown by double lines, solid lines, dashed lines, and dotted lines, respectively.
本実施形態に係るショベル100の駆動系は、エンジン11と、レギュレータ13と、メインポンプ14と、コントロールバルブ17を含む。また、本実施形態に係るショベル100の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ1L,1R、旋回油圧モータ2A、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9等の油圧アクチュエータを含む。
The drive system of the excavator 100 according to this embodiment includes an engine 11, a regulator 13, a main pump 14, and a control valve 17. As described above, the hydraulic drive system of the excavator 100 according to this embodiment includes hydraulic actuators such as the travel hydraulic motors 1L, 1R, the swing hydraulic motor 2A, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 that hydraulically drive the lower travel structure 1, the upper swing structure 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, respectively.
エンジン11は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、上部旋回体3の後部に搭載される。具体的には、エンジン11は、後述するコントローラ30による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ14及びパイロットポンプ15を駆動する。エンジン11は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。
The engine 11 is the main power source in the hydraulic drive system, and is mounted, for example, at the rear of the upper rotating body 3. Specifically, the engine 11 rotates at a constant speed at a preset target speed under direct or indirect control by a controller 30 (described later), and drives the main pump 14 and pilot pump 15. The engine 11 is, for example, a diesel engine that uses diesel as fuel.
レギュレータ13は、メインポンプ14の吐出量を制御する。例えば、レギュレータ13は、コントローラ30からの制御指令に応じて、メインポンプ14の斜板の角度(傾転角)を調節する。レギュレータ13は、例えば、後述の如く、レギュレータ13L,13Rを含む。
The regulator 13 controls the discharge volume of the main pump 14. For example, the regulator 13 adjusts the angle (tilt angle) of the swash plate of the main pump 14 in response to a control command from the controller 30. The regulator 13 includes, for example, regulators 13L and 13R, as described below.
メインポンプ14は、例えば、エンジン11と同様、上部旋回体3の後部に搭載され、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ17に作動油を供給する。メインポンプ14は、上述の如く、エンジン11により駆動される。メインポンプ14は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ30による制御下で、レギュレータ13により斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出流量(吐出圧)が制御される。メインポンプ14は、例えば、後述の如く、メインポンプ14L,14Rを含む。
The main pump 14 is mounted on the rear of the upper rotating body 3, for example, like the engine 11, and supplies hydraulic oil to the control valve 17 through a high-pressure hydraulic line. The main pump 14 is driven by the engine 11 as described above. The main pump 14 is, for example, a variable displacement hydraulic pump, and as described above, under the control of the controller 30, the tilt angle of the swash plate is adjusted by the regulator 13 to adjust the stroke length of the piston and control the discharge flow rate (discharge pressure). The main pump 14 includes, for example, main pumps 14L and 14R, as described below.
コントロールバルブ17は、ショベル100における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブ17は、制御弁171~176を含む。制御弁175は制御弁175L及び制御弁175Rを含み、制御弁176は制御弁176L及び制御弁176Rを含む。コントロールバルブ17は、制御弁171~176を通じ、メインポンプ14が吐出する作動油を1又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できるように構成されている。制御弁171~176は、例えば、メインポンプ14から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、走行油圧モータ1L、1R、及び旋回油圧モータ2Aを含む。より具体的には、制御弁171は、左走行油圧モータ1Lに対応し、制御弁172は、右走行油圧モータ1Rに対応し、制御弁173は、旋回油圧モータ2Aに対応する。また、制御弁174は、バケットシリンダ9に対応し、制御弁175は、ブームシリンダ7に対応し、制御弁176は、アームシリンダ8に対応する。また、制御弁175は、例えば、後述の如く、制御弁175L,175Rを含み、制御弁176は、例えば、後述の如く、制御弁176L,176Rを含む。制御弁171~176の詳細は、後述する。
The control valve 17 is a hydraulic control device that controls the hydraulic system in the excavator 100. In this embodiment, the control valve 17 includes control valves 171 to 176. The control valve 175 includes control valve 175L and control valve 175R, and the control valve 176 includes control valve 176L and control valve 176R. The control valve 17 is configured to selectively supply hydraulic oil discharged by the main pump 14 to one or more hydraulic actuators through the control valves 171 to 176. The control valves 171 to 176 control, for example, the flow rate of hydraulic oil flowing from the main pump 14 to the hydraulic actuators and the flow rate of hydraulic oil flowing from the hydraulic actuators to a hydraulic oil tank. The hydraulic actuators include a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, a bucket cylinder 9, traveling hydraulic motors 1L and 1R, and a swing hydraulic motor 2A. More specifically, control valve 171 corresponds to left traveling hydraulic motor 1L, control valve 172 corresponds to right traveling hydraulic motor 1R, and control valve 173 corresponds to swing hydraulic motor 2A. Control valve 174 corresponds to bucket cylinder 9, control valve 175 corresponds to boom cylinder 7, and control valve 176 corresponds to arm cylinder 8. Control valve 175 includes control valves 175L and 175R, for example, as described below, and control valve 176 includes control valves 176L and 176R, for example, as described below. Details of control valves 171 to 176 will be described later.
パイロットポンプ15は、パイロット圧生成装置の一例であり、パイロットラインを介して油圧制御機器に作動油を供給できるように構成されている。本実施形態では、パイロットポンプ15は、固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロット圧生成装置は、メインポンプ14によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ14は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ17に供給する機能に加え、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に作動油を供給する機能を備えていてもよい。この場合、パイロットポンプ15は、省略されてもよい。
The pilot pump 15 is an example of a pilot pressure generating device, and is configured to supply hydraulic oil to hydraulic control devices via a pilot line. In this embodiment, the pilot pump 15 is a fixed displacement hydraulic pump. However, the pilot pressure generating device may be realized by the main pump 14. That is, the main pump 14 may have a function of supplying hydraulic oil to various hydraulic control devices via a pilot line, in addition to a function of supplying hydraulic oil to the control valve 17 via a hydraulic oil line. In this case, the pilot pump 15 may be omitted.
操作装置26は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも一方を含む。
The operating device 26 is a device that an operator uses to operate the actuator. The actuator includes at least one of a hydraulic actuator and an electric actuator.
吐出圧センサ28は、メインポンプ14の吐出圧を検出するように構成されている。本実施形態では、吐出圧センサ28は、検出した値をコントローラ30に対して出力する。吐出圧センサ28は、例えば、後述の如く、吐出圧センサ28L,28Rを含む。
The discharge pressure sensor 28 is configured to detect the discharge pressure of the main pump 14. In this embodiment, the discharge pressure sensor 28 outputs the detected value to the controller 30. The discharge pressure sensor 28 includes, for example, discharge pressure sensors 28L and 28R, as described below.
操作センサ29は、操作装置26を用いた操作者の操作内容を検出するように構成されている。本実施形態では、操作センサ29は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26の操作方向及び操作量を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。本実施形態では、コントローラ30は、操作センサ29の出力に応じて比例弁31の開口面積を制御する。そして、コントローラ30は、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力(パイロット圧)は、原則として、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26の操作方向及び操作量に応じた圧力である。このように、操作装置26は、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できるように構成されている。
The operation sensor 29 is configured to detect the operation content of the operator using the operation device 26. In this embodiment, the operation sensor 29 detects the operation direction and operation amount of the operation device 26 corresponding to each actuator, and outputs the detected value to the controller 30. In this embodiment, the controller 30 controls the opening area of the proportional valve 31 according to the output of the operation sensor 29. Then, the controller 30 supplies the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17. The pressure of the hydraulic oil (pilot pressure) supplied to each pilot port is, in principle, a pressure according to the operation direction and operation amount of the operation device 26 corresponding to each hydraulic actuator. In this way, the operation device 26 is configured to be able to supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17.
マシンコントロール用制御弁として機能する比例弁31は、パイロットポンプ15とコントロールバルブ17内の制御弁のパイロットポートとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁31は、コントローラ30が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ30は、操作者による操作装置26の操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31を介し、コントロールバルブ17内の制御弁のパイロットポートに供給できる。比例弁31は、例えば、後述の如く、比例弁31AL,31AR,31BL,31BR,31CL,31CRを含む。
The proportional valve 31, which functions as a control valve for machine control, is disposed in a pipe connecting the pilot pump 15 and the pilot port of the control valve in the control valve 17, and is configured so that the flow area of the pipe can be changed. In this embodiment, the proportional valve 31 operates in response to a control command output by the controller 30. Therefore, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the pilot port of the control valve in the control valve 17 via the proportional valve 31, regardless of the operation of the operating device 26 by the operator. The proportional valve 31 includes, for example, proportional valves 31AL, 31AR, 31BL, 31BR, 31CL, and 31CR, as described below.
この構成により、コントローラ30は、特定の操作装置26に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置26に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。
With this configuration, the controller 30 can operate the hydraulic actuator corresponding to a specific operating device 26 even when no operation is being performed on that specific operating device 26.
本実施形態に係るショベル100の制御系は、コントローラ30と、表示装置40と、入力装置42と、音声出力装置43と、記憶装置47と、ブーム角度センサS1と、アーム角度センサS2と、バケット角度センサS3と、機体傾斜センサS4と、旋回状態センサS5と、撮像装置S6と、測位装置PSと、通信装置T1を含む。
The control system of the excavator 100 according to this embodiment includes a controller 30, a display device 40, an input device 42, an audio output device 43, a storage device 47, a boom angle sensor S1, an arm angle sensor S2, a bucket angle sensor S3, a machine body inclination sensor S4, a turning state sensor S5, an imaging device S6, a positioning device PS, and a communication device T1.
コントローラ30(制御装置の一例)は、例えば、キャビン10内に設けられ、ショベル100の駆動制御を行う。コントローラ30は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、その組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ30は、CPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、不揮発性の補助記憶装置と、各種入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。コントローラ30は、例えば、ROMや不揮発性の補助記憶装置に格納される各種プログラムをCPU上で実行することにより各種機能を実現する。
The controller 30 (an example of a control device) is provided, for example, in the cabin 10 and controls the drive of the excavator 100. The functions of the controller 30 may be realized by any hardware, software, or a combination thereof. For example, the controller 30 is configured mainly with a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a non-volatile auxiliary storage device, and various input/output interfaces. The controller 30 realizes various functions by, for example, executing various programs stored in the ROM or non-volatile auxiliary storage device on the CPU.
例えば、コントローラ30は、操作者等の所定操作により予め設定される作業モード等に基づき、目標回転数を設定し、エンジン11を一定回転させる駆動制御を行う。
For example, the controller 30 sets a target rotation speed based on a work mode that is preset by a specific operation by an operator or the like, and performs drive control to rotate the engine 11 at a constant speed.
また、例えば、コントローラ30は、必要に応じてレギュレータ13に対して制御指令を出力し、メインポンプ14の吐出量を変化させる。
For example, the controller 30 also outputs a control command to the regulator 13 as necessary to change the discharge rate of the main pump 14.
また、例えば、コントローラ30は、例えば、操作者による操作装置26を通じたショベル100の手動操作をガイド(案内)するマシンガイダンス機能に関する制御を行う。また、コントローラ30は、例えば、操作者による操作装置26を通じたショベル100の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能に関する制御を行う。つまり、コントローラ30は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する機能部として、マシンガイダンス部50を含む。また、コントローラ30は、後述する重量処理部60を含む。
For example, the controller 30 also controls a machine guidance function that guides the operator in manually operating the shovel 100 through the operating device 26. For example, the controller 30 also controls a machine control function that automatically assists the operator in manually operating the shovel 100 through the operating device 26. That is, the controller 30 includes a machine guidance unit 50 as a functional unit related to the machine guidance function and the machine control function. The controller 30 also includes a weight processing unit 60, which will be described later.
なお、コントローラ30の機能の一部は、他のコントローラ(制御装置)により実現されてもよい。即ち、コントローラ30の機能は、複数のコントローラにより分散される態様で実現されてもよい。例えば、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能は、専用のコントローラ(制御装置)により実現されてもよい。
Note that some of the functions of the controller 30 may be realized by other controllers (control devices). That is, the functions of the controller 30 may be realized in a distributed manner by multiple controllers. For example, the machine guidance function and the machine control function may be realized by a dedicated controller (control device).
表示装置40は、キャビン10内の着座した操作者から視認し易い場所に設けられ、コントローラ30による制御下で、各種情報画像を表示する。表示装置40は、CAN(Controller Area Network)等の車載通信ネットワークを介してコントローラ30に接続されていてもよいし、一対一の専用線を介してコントローラ30に接続されていてもよい。
The display device 40 is provided in a location that is easily visible to an operator seated in the cabin 10, and displays various information images under the control of the controller 30. The display device 40 may be connected to the controller 30 via an in-vehicle communication network such as a Controller Area Network (CAN), or may be connected to the controller 30 via a one-to-one dedicated line.
入力装置42は、キャビン10内の着座した操作者から手が届く範囲に設けられ、操作者による各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた信号をコントローラ30に出力する。入力装置42は、各種情報画像を表示する表示装置のディスプレイに実装されるタッチパネル、レバー装置26A~26Cのレバー部の先端に設けられるノブスイッチ、表示装置40の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグル、回転ダイヤル等を含む。入力装置42に対する操作内容に対応する信号は、コントローラ30に取り込まれる。
The input device 42 is provided within reach of an operator seated in the cabin 10, accepts various operational inputs by the operator, and outputs signals corresponding to the operational inputs to the controller 30. The input device 42 includes a touch panel mounted on the display of a display device that displays various information images, knob switches provided at the tips of the lever portions of the lever devices 26A to 26C, button switches, levers, toggles, rotary dials, etc., that are installed around the display device 40. Signals corresponding to the operations performed on the input device 42 are input to the controller 30.
音声出力装置43は、例えば、キャビン10内に設けられ、コントローラ30と接続され、コントローラ30による制御下で、音声を出力する。音声出力装置43は、例えば、スピーカやブザー等である。音声出力装置43は、コントローラ30からの音声出力指令に応じて各種情報を音声出力する。
The audio output device 43 is provided, for example, in the cabin 10, connected to the controller 30, and outputs audio under the control of the controller 30. The audio output device 43 is, for example, a speaker or a buzzer. The audio output device 43 outputs various information by audio in response to an audio output command from the controller 30.
記憶装置47は、例えば、キャビン10内に設けられ、コントローラ30による制御下で、各種情報を記憶する。記憶装置47は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置47は、ショベル100の動作中に各種機器が出力する情報を記憶してもよく、ショベル100の動作が開始される前に各種機器を介して取得する情報を記憶してもよい。記憶装置47は、例えば、通信装置T1等を介して取得される、或いは、入力装置42等を通じて設定される目標施工面に関するデータを記憶していてもよい。当該目標施工面は、ショベル100の操作者により設定(保存)されてもよいし、施工管理者等により設定されてもよい。
The storage device 47 is provided, for example, in the cabin 10, and stores various information under the control of the controller 30. The storage device 47 is, for example, a non-volatile storage medium such as a semiconductor memory. The storage device 47 may store information output by various devices during operation of the shovel 100, or may store information acquired via various devices before operation of the shovel 100 is started. The storage device 47 may store data regarding a target construction surface acquired, for example, via a communication device T1, or set via an input device 42, or the like. The target construction surface may be set (saved) by the operator of the shovel 100, or may be set by a construction manager, or the like.
ブーム角度センサS1は、ブーム4に取り付けられ、ブーム4の上部旋回体3に対する俯仰角度(以下、「ブーム角度」)、例えば、側面視において、上部旋回体3の旋回平面に対してブーム4の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。ブーム角度センサS1は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、6軸センサ、IMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)等を含んでよい。また、ブーム角度センサS1は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、ブーム角度に対応する油圧シリンダ(ブームシリンダ7)のストローク量を検出するシリンダストロークセンサ等を含んでもよい。以下、アーム角度センサS2、バケット角度センサS3についても同様である。ブーム角度センサS1によるブーム角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
The boom angle sensor S1 is attached to the boom 4 and detects the elevation angle of the boom 4 relative to the upper rotating body 3 (hereinafter referred to as the "boom angle"), for example, the angle formed by a straight line connecting the fulcrums at both ends of the boom 4 relative to the rotation plane of the upper rotating body 3 in a side view. The boom angle sensor S1 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, a six-axis sensor, an IMU (Inertial Measurement Unit), etc. The boom angle sensor S1 may also include a potentiometer using a variable resistor, a cylinder stroke sensor that detects the stroke amount of a hydraulic cylinder (boom cylinder 7) corresponding to the boom angle, etc. The same applies to the arm angle sensor S2 and bucket angle sensor S3 below. The detection signal corresponding to the boom angle by the boom angle sensor S1 is taken into the controller 30.
アーム角度センサS2は、アーム5に取り付けられ、アーム5のブーム4に対する回動角度(以下、「アーム角度」)、例えば、側面視において、ブーム4の両端の支点を結ぶ直線に対してアーム5の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。アーム角度センサS2によるアーム角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
The arm angle sensor S2 is attached to the arm 5 and detects the rotation angle of the arm 5 relative to the boom 4 (hereinafter, "arm angle"), for example, the angle formed by a line connecting the fulcrums at both ends of the arm 5 with a line connecting the fulcrums at both ends of the boom 4 in a side view. A detection signal corresponding to the arm angle by the arm angle sensor S2 is input to the controller 30.
バケット角度センサS3は、バケット6に取り付けられ、バケット6のアーム5に対する回動角度(以下、「バケット角度」)、例えば、側面視において、アーム5の両端の支点を結ぶ直線に対してバケット6の支点と先端(爪先)とを結ぶ直線が成す角度を検出する。バケット角度センサS3によるバケット角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
The bucket angle sensor S3 is attached to the bucket 6 and detects the rotation angle of the bucket 6 relative to the arm 5 (hereinafter, the "bucket angle"), for example, the angle formed by a line connecting the fulcrums at both ends of the arm 5 and a line connecting the fulcrum and tip (tip) of the bucket 6 in a side view. A detection signal corresponding to the bucket angle by the bucket angle sensor S3 is input to the controller 30.
機体傾斜センサS4は、水平面に対する機体(上部旋回体3或いは下部走行体1)の傾斜状態を検出する。機体傾斜センサS4は、例えば、上部旋回体3に取り付けられ、ショベル100(即ち、上部旋回体3)の前後方向及び左右方向の2軸回りの傾斜角度(以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」)を検出する。機体傾斜センサS4は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、6軸センサ、IMU等を含んでよい。機体傾斜センサS4による傾斜角度(前後傾斜角及び左右傾斜角)に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
The machine body tilt sensor S4 detects the tilt state of the machine body (upper rotating body 3 or lower running body 1) relative to the horizontal plane. The machine body tilt sensor S4 is attached, for example, to the upper rotating body 3, and detects the tilt angles around two axes in the forward/backward and left/right directions (hereinafter, "forward/rearward tilt angle" and "left/right tilt angle") of the shovel 100 (i.e., upper rotating body 3). The machine body tilt sensor S4 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, a six-axis sensor, an IMU, etc. The detection signal corresponding to the tilt angle (forward/backward tilt angle and left/right tilt angle) by the machine body tilt sensor S4 is input to the controller 30.
旋回状態センサS5は、上部旋回体3の旋回状態に関する検出情報を出力する。旋回状態センサS5は、例えば、上部旋回体3の旋回角速度及び旋回角度を検出する。旋回状態センサS5は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含んでよい。旋回状態センサS5による上部旋回体3の旋回角度や旋回角速度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
The rotation state sensor S5 outputs detection information regarding the rotation state of the upper rotating body 3. The rotation state sensor S5 detects, for example, the rotation angular velocity and rotation angle of the upper rotating body 3. The rotation state sensor S5 may include, for example, a gyro sensor, a resolver, a rotary encoder, etc. The detection signal corresponding to the rotation angle and rotation angular velocity of the upper rotating body 3 by the rotation state sensor S5 is input to the controller 30.
空間認識装置としての撮像装置S6は、ショベル100の周辺を撮像する。撮像装置S6は、ショベル100の前方を撮像するカメラS6F、ショベル100の左方を撮像するカメラS6L、ショベル100の右方を撮像するカメラS6R、及び、ショベル100の後方を撮像するカメラS6Bを含む。
The imaging device S6, which serves as a spatial recognition device, captures images of the periphery of the shovel 100. The imaging device S6 includes a camera S6F that captures an image in front of the shovel 100, a camera S6L that captures an image to the left of the shovel 100, a camera S6R that captures an image to the right of the shovel 100, and a camera S6B that captures an image behind the shovel 100.
カメラS6Fは、例えば、キャビン10の天井、即ち、キャビン10の内部に取り付けられている。また、カメラS6Fは、キャビン10の屋根、ブーム4の側面等、キャビン10の外部に取り付けられていてもよい。カメラS6Lは、上部旋回体3の上面左端に取り付けられ、カメラS6Rは、上部旋回体3の上面右端に取り付けられ、カメラS6Bは、上部旋回体3の上面後端に取り付けられている。
Camera S6F is attached, for example, to the ceiling of cabin 10, i.e., inside cabin 10. Camera S6F may also be attached to the outside of cabin 10, such as the roof of cabin 10 or the side of boom 4. Camera S6L is attached to the left end of the top surface of upper rotating body 3, camera S6R is attached to the right end of the top surface of upper rotating body 3, and camera S6B is attached to the rear end of the top surface of upper rotating body 3.
撮像装置S6(カメラS6F,S6B,S6L,S6R)は、それぞれ、例えば、非常に広い画角を有する単眼の広角カメラである。また、撮像装置S6は、ステレオカメラや距離画像カメラ等であってもよい。撮像装置S6による撮像画像は、表示装置40を介してコントローラ30に取り込まれる。
Each of the imaging device S6 (cameras S6F, S6B, S6L, and S6R) is, for example, a monocular wide-angle camera with a very wide angle of view. The imaging device S6 may also be a stereo camera or a distance imaging camera. Images captured by the imaging device S6 are input to the controller 30 via the display device 40.
空間認識装置としての撮像装置S6は、物体検知装置として機能してもよい。この場合、撮像装置S6は、ショベル100の周囲に存在する物体を検知してよい。検知対象の物体には、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、穴等が含まれうる。また、撮像装置S6は、撮像装置S6又はショベル100から認識された物体までの距離を算出してもよい。物体検知装置としての撮像装置S6には、例えば、ステレオカメラ、距離画像センサ等が含まれうる。そして、空間認識装置は、例えば、CCDやCMOS等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮像した画像を表示装置40に出力する。また、空間認識装置は、空間認識装置又はショベル100から認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。また、撮像装置S6に加えて、空間認識装置として、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、LIDAR、赤外線センサ等の他の物体検知装置が設けられてもよい。空間認識装置としてミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等を利用する場合には、多数の信号(レーザ光等)を物体に発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を検出してもよい。
The imaging device S6 as a spatial recognition device may function as an object detection device. In this case, the imaging device S6 may detect an object present around the shovel 100. The object to be detected may include, for example, a person, an animal, a vehicle, a construction machine, a building, a hole, etc. The imaging device S6 may also calculate the distance from the imaging device S6 or the shovel 100 to the recognized object. The imaging device S6 as an object detection device may include, for example, a stereo camera, a distance image sensor, etc. The spatial recognition device is, for example, a monocular camera having an imaging element such as a CCD or a CMOS, and outputs the captured image to the display device 40. The spatial recognition device may also be configured to calculate the distance from the spatial recognition device or the shovel 100 to the recognized object. In addition to the imaging device S6, other object detection devices such as an ultrasonic sensor, a millimeter wave radar, a LIDAR, an infrared sensor, etc. may be provided as the spatial recognition device. When using a millimeter wave radar, ultrasonic sensor, laser radar, or the like as a spatial recognition device, multiple signals (laser light, etc.) can be emitted to an object, and the reflected signals can be received to detect the distance and direction of the object from the reflected signals.
なお、撮像装置S6は、直接、コントローラ30と通信可能に接続されてもよい。
The imaging device S6 may also be directly connected to the controller 30 so as to be able to communicate with it.
ブームシリンダ7にはブームロッド圧センサS7R及びブームボトム圧センサS7Bが取り付けられている。アームシリンダ8にはアームロッド圧センサS8R及びアームボトム圧センサS8Bが取り付けられている。バケットシリンダ9にはバケットロッド圧センサS9R及びバケットボトム圧センサS9Bが取り付けられている。ブームロッド圧センサS7R、ブームボトム圧センサS7B、アームロッド圧センサS8R、アームボトム圧センサS8B、バケットロッド圧センサS9R及びバケットボトム圧センサS9Bは、集合的に「シリンダ圧センサ」とも称される。
A boom rod pressure sensor S7R and a boom bottom pressure sensor S7B are attached to the boom cylinder 7. An arm rod pressure sensor S8R and an arm bottom pressure sensor S8B are attached to the arm cylinder 8. A bucket rod pressure sensor S9R and a bucket bottom pressure sensor S9B are attached to the bucket cylinder 9. The boom rod pressure sensor S7R, the boom bottom pressure sensor S7B, the arm rod pressure sensor S8R, the arm bottom pressure sensor S8B, the bucket rod pressure sensor S9R and the bucket bottom pressure sensor S9B are collectively referred to as the "cylinder pressure sensors."
ブームロッド圧センサS7Rはブームシリンダ7のロッド側油室の圧力(以下、「ブームロッド圧」とする。)を検出し、ブームボトム圧センサS7Bはブームシリンダ7のボトム側油室の圧力(以下、「ブームボトム圧」とする。)を検出する。アームロッド圧センサS8Rはアームシリンダ8のロッド側油室の圧力(以下、「アームロッド圧」とする。)を検出し、アームボトム圧センサS8Bはアームシリンダ8のボトム側油室の圧力(以下、「アームボトム圧」とする。)を検出する。バケットロッド圧センサS9Rはバケットシリンダ9のロッド側油室の圧力(以下、「バケットロッド圧」とする。)を検出し、バケットボトム圧センサS9Bはバケットシリンダ9のボトム側油室の圧力(以下、「バケットボトム圧」とする。)を検出する。
The boom rod pressure sensor S7R detects the pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 (hereinafter referred to as the "boom rod pressure"), and the boom bottom pressure sensor S7B detects the pressure in the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 (hereinafter referred to as the "boom bottom pressure"). The arm rod pressure sensor S8R detects the pressure in the rod side oil chamber of the arm cylinder 8 (hereinafter referred to as the "arm rod pressure"), and the arm bottom pressure sensor S8B detects the pressure in the bottom side oil chamber of the arm cylinder 8 (hereinafter referred to as the "arm bottom pressure"). The bucket rod pressure sensor S9R detects the pressure in the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 (hereinafter referred to as the "bucket rod pressure"), and the bucket bottom pressure sensor S9B detects the pressure in the bottom side oil chamber of the bucket cylinder 9 (hereinafter referred to as the "bucket bottom pressure").
測位装置PSは、上部旋回体3の位置及び向きを測定する。測位装置PSは、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)コンパスであり、上部旋回体3の位置及び向きを検出し、上部旋回体3の位置及び向きに対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。また、測位装置PSの機能のうちの上部旋回体3の向きを検出する機能は、上部旋回体3に取り付けられた方位センサにより代替されてもよい。
The positioning device PS measures the position and orientation of the upper rotating body 3. The positioning device PS is, for example, a Global Navigation Satellite System (GNSS) compass, which detects the position and orientation of the upper rotating body 3, and a detection signal corresponding to the position and orientation of the upper rotating body 3 is input to the controller 30. In addition, the function of the positioning device PS to detect the orientation of the upper rotating body 3 may be replaced by a direction sensor attached to the upper rotating body 3.
通信装置T1は、基地局を末端とする移動体通信網、衛星通信網、インターネット網等を含む所定のネットワークを通じて外部機器と通信を行う。通信装置T1は、例えば、LTE(Long Term Evolution)、4G(4th Generation)、5G(5th Generation)等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールや、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等である。
The communication device T1 communicates with external devices through a predetermined network including a mobile communication network with a base station as an end, a satellite communication network, the Internet, etc. The communication device T1 is, for example, a mobile communication module compatible with mobile communication standards such as LTE (Long Term Evolution), 4G ( 4th Generation), and 5G ( 5th Generation), or a satellite communication module for connecting to a satellite communication network.
マシンガイダンス部50は、例えば、マシンガイダンス機能に関するショベル100の制御を実行する。マシンガイダンス部50は、例えば、目標施工面とアタッチメントの先端部、具体的には、エンドアタッチメントの作業部位との距離等の作業情報を、表示装置40や音声出力装置43等を通じて、操作者に伝える。目標施工面に関するデータは、例えば、上述の如く、記憶装置47に予め記憶されている。目標施工面に関するデータは、例えば、基準座標系で表現されている。基準座標系は、例えば、世界測地系である。世界測地系は、地球の重心に原点をおき、X軸をグリニッジ子午線と赤道との交点の方向に、Y軸を東経90度の方向に、そして、Z軸を北極の方向にとる三次元直交XYZ座標系である。操作者は、施工現場の任意の点を基準点と定め、入力装置42を通じて、基準点との相対的な位置関係により目標施工面を設定してよい。バケット6の作業部位は、例えば、バケット6の爪先、バケット6の背面等である。また、エンドアタッチメントとして、バケット6の代わりに、例えば、ブレーカが採用される場合、ブレーカの先端部が作業部位に相当する。マシンガイダンス部50は、表示装置40、音声出力装置43等を通じて、作業情報を操作者に通知し、操作者による操作装置26を通じたショベル100の操作をガイドする。
The machine guidance unit 50, for example, executes control of the excavator 100 regarding the machine guidance function. The machine guidance unit 50 conveys work information, such as the distance between the target construction surface and the tip of the attachment, specifically, the working part of the end attachment, to the operator through the display device 40, the audio output device 43, etc. Data regarding the target construction surface is, for example, stored in advance in the storage device 47 as described above. Data regarding the target construction surface is, for example, expressed in a reference coordinate system. The reference coordinate system is, for example, the World Geodetic System. The World Geodetic System is a three-dimensional orthogonal XYZ coordinate system with the origin at the center of gravity of the earth, the X axis in the direction of the intersection of the Greenwich meridian and the equator, the Y axis in the direction of 90 degrees east longitude, and the Z axis in the direction of the North Pole. The operator may set any point on the construction site as a reference point and set the target construction surface through the input device 42 based on the relative positional relationship with the reference point. The working part of the bucket 6 is, for example, the tip of the bucket 6, the back of the bucket 6, etc. Also, if, for example, a breaker is used as the end attachment instead of the bucket 6, the tip of the breaker corresponds to the working part. The machine guidance unit 50 notifies the operator of work information via the display device 40, the audio output device 43, etc., and guides the operator in operating the excavator 100 via the operating device 26.
また、マシンガイダンス部50は、例えば、マシンコントロール機能に関するショベル100の制御を実行する。マシンガイダンス部50は、例えば、操作者が手動で掘削操作を行っているときに、目標施工面とバケット6の先端位置とが一致するように、ブーム4、アーム5、及び、バケット6の少なくとも一つを自動的に動作させてもよい。
The machine guidance unit 50 also controls the excavator 100, for example, with respect to the machine control function. For example, when an operator is manually performing an excavation operation, the machine guidance unit 50 may automatically operate at least one of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 so that the target construction surface and the tip position of the bucket 6 coincide with each other.
マシンガイダンス部50は、ブーム角度センサS1、アーム角度センサS2、バケット角度センサS3、機体傾斜センサS4、旋回状態センサS5、撮像装置S6、測位装置PS、通信装置T1及び入力装置42等から情報を取得する。そして、マシンガイダンス部50は、例えば、取得した情報に基づき、バケット6と目標施工面との間の距離を算出し、音声出力装置43からの音声及び表示装置40に表示される画像により、バケット6と目標施工面との間の距離の程度を操作者に通知したり、アタッチメントの先端部(具体的には、バケット6の爪先や背面等の作業部位)が目標施工面に一致するように、アタッチメントの動作を自動的に制御したりする。マシンガイダンス部50は、当該マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する詳細な機能構成として、位置算出部51と、距離算出部52と、情報伝達部53と、自動制御部54と、旋回角度算出部55と、相対角度算出部56と、を含む。
The machine guidance unit 50 acquires information from the boom angle sensor S1, arm angle sensor S2, bucket angle sensor S3, vehicle tilt sensor S4, turning state sensor S5, imaging device S6, positioning device PS, communication device T1, input device 42, etc. Then, the machine guidance unit 50 calculates the distance between the bucket 6 and the target construction surface based on the acquired information, notifies the operator of the degree of the distance between the bucket 6 and the target construction surface by the sound from the sound output device 43 and the image displayed on the display device 40, and automatically controls the operation of the attachment so that the tip of the attachment (specifically, the working part such as the tip or back of the bucket 6) coincides with the target construction surface. The machine guidance unit 50 includes a position calculation unit 51, a distance calculation unit 52, an information transmission unit 53, an automatic control unit 54, a turning angle calculation unit 55, and a relative angle calculation unit 56 as detailed functional configurations related to the machine guidance function and the machine control function.
位置算出部51は、所定の測位対象の位置を算出する。例えば、位置算出部51は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット6の爪先や背面等の作業部位の基準座標系における座標点を算出する。具体的には、位置算出部51は、ブーム4、アーム5、及びバケット6のそれぞれの俯仰角度(ブーム角度、アーム角度、及びバケット角度)からバケット6の作業部位の座標点を算出する。
The position calculation unit 51 calculates the position of a predetermined positioning target. For example, the position calculation unit 51 calculates the coordinate point in a reference coordinate system of the tip of the attachment, specifically, the working part such as the tip or back of the bucket 6. Specifically, the position calculation unit 51 calculates the coordinate point of the working part of the bucket 6 from the respective elevation and depression angles (boom angle, arm angle, and bucket angle) of the boom 4, arm 5, and bucket 6.
距離算出部52は、2つの測位対象間の距離を算出する。例えば、距離算出部52は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット6爪先や背面等の作業部位と目標施工面との間の距離を算出する。また、距離算出部52は、バケット6の作業部位としての背面と目標施工面との間の角度(相対角度)を算出してもよい。
The distance calculation unit 52 calculates the distance between two positioning targets. For example, the distance calculation unit 52 calculates the distance between the tip of the attachment, specifically, the working part such as the tip or back of the bucket 6, and the target construction surface. The distance calculation unit 52 may also calculate the angle (relative angle) between the back of the bucket 6 as the working part and the target construction surface.
情報伝達部53は、表示装置40や音声出力装置43等の所定の通知手段を通じて、各種情報をショベル100の操作者に伝達(通知)する。情報伝達部53は、距離算出部52により算出された各種距離等の大きさ(程度)をショベル100の操作者に通知する。例えば、表示装置40による視覚情報及び音声出力装置43による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット6の先端部と目標施工面との間の距離(の大きさ)を操作者に伝える。また、情報伝達部53は、表示装置40による視覚情報及び音声出力装置43による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット6の作業部位としての背面と目標施工面との間の相対角度(の大きさ)を操作者に伝えてもよい。
The information transmission unit 53 transmits (notifies) various information to the operator of the shovel 100 through a predetermined notification means such as the display device 40 or the audio output device 43. The information transmission unit 53 notifies the operator of the shovel 100 of the magnitude (degree) of various distances calculated by the distance calculation unit 52. For example, the information transmission unit 53 notifies the operator of the distance (magnitude) between the tip of the bucket 6 and the target construction surface using at least one of visual information from the display device 40 and audio information from the audio output device 43. The information transmission unit 53 may also notify the operator of the relative angle (magnitude) between the back of the bucket 6 as the working part and the target construction surface using at least one of visual information from the display device 40 and audio information from the audio output device 43.
具体的には、情報伝達部53は、音声出力装置43による断続音を用いて、バケット6の作業部位と目標施工面との間の距離(例えば、鉛直距離)の大きさを操作者に伝える。この場合、情報伝達部53は、鉛直距離が小さくなるほど、断続音の間隔を短くし、鉛直距離が大きくなるほど、断続音の感覚を長くしてよい。また、情報伝達部53は、連続音を用いてもよく、音の高低、強弱等を変化させながら、鉛直距離の大きさの違いを表すようにしてもよい。また、情報伝達部53は、バケット6の先端部が目標施工面よりも低い位置になった、つまり、目標施工面を超えてしまった場合、音声出力装置43を通じて警報を発してもよい。当該警報は、例えば、断続音より顕著に大きい連続音である。
Specifically, the information transmission unit 53 uses intermittent sounds from the audio output device 43 to inform the operator of the distance (e.g., vertical distance) between the working part of the bucket 6 and the target construction surface. In this case, the information transmission unit 53 may shorten the interval of the intermittent sounds as the vertical distance decreases, and may lengthen the interval of the intermittent sounds as the vertical distance increases. The information transmission unit 53 may also use a continuous sound, or may express differences in the vertical distance by varying the pitch, strength, etc. of the sound. The information transmission unit 53 may also issue an alarm through the audio output device 43 when the tip of the bucket 6 is lower than the target construction surface, that is, when it has passed the target construction surface. The alarm is, for example, a continuous sound that is significantly louder than the intermittent sound.
また、情報伝達部53は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット6の作業部位と目標施工面との間の距離の大きさやバケット6の背面と目標施工面との間の相対角度の大きさ等を作業情報として表示装置40に表示させてもよい。表示装置40は、コントローラ30による制御下で、例えば、撮像装置S6から受信した画像データと共に、情報伝達部53から受信した作業情報を表示する。情報伝達部53は、例えば、アナログメータの画像やバーグラフインジケータの画像等を用いて、鉛直距離の大きさを操作者に伝えるようにしてもよい。
The information transmission unit 53 may also cause the display device 40 to display, as work information, the distance between the tip of the attachment, specifically the working part of the bucket 6, and the target construction surface, and the relative angle between the back surface of the bucket 6 and the target construction surface. Under the control of the controller 30, the display device 40 displays the work information received from the information transmission unit 53 together with, for example, image data received from the imaging device S6. The information transmission unit 53 may convey the vertical distance to the operator using, for example, an image of an analog meter or an image of a bar graph indicator.
さらに情報伝達部53は、後述する重量処理部60による処理結果に関する情報を、ショベル100の操作者に伝達(通知)する。例えば、情報伝達部53は、重量処理部60の処理によって、バケット6から積載物(例えば土砂)の一部がこぼれ落ちたと判定された場合に、積載物の一部がこぼれ落ちたことを示す情報を、操作者に通知する。
Furthermore, the information transmission unit 53 transmits (notifies) information regarding the processing results by the weight processing unit 60 described below to the operator of the excavator 100. For example, when the processing by the weight processing unit 60 determines that part of the load (e.g., soil) has spilled from the bucket 6, the information transmission unit 53 notifies the operator of information indicating that part of the load has spilled.
自動制御部54は、アクチュエータを自動的に動作させることで操作者による操作装置26を通じたショベル100の手動操作を自動的に支援する。具体的には、自動制御部54は、後述の如く、複数の油圧アクチュエータ(具体的には、旋回油圧モータ2A、ブームシリンダ7、及びバケットシリンダ9)に対応する制御弁(具体的には、制御弁173、制御弁175L,175R、及び制御弁174)に作用するパイロット圧を個別に且つ自動的に調整することができる。これにより、自動制御部54は、それぞれの油圧アクチュエータを自動的に動作させることができる。自動制御部54によるマシンコントロール機能に関する制御は、例えば、入力装置42に含まれる所定のスイッチが押下された場合に実行されてよい。当該所定のスイッチは、例えば、マシンコントロールスイッチ(以下、「MC(Machine Control)スイッチ」)であり、ノブスイッチとして操作装置26(例えば、アーム5の操作に対応するレバー装置)の操作者による把持部の先端に配置されていてもよい。以下、MCスイッチが押下されている場合に、マシンコントロール機能が有効である前提で説明を進める。
The automatic control unit 54 automatically assists the operator in manually operating the excavator 100 through the operation device 26 by automatically operating the actuators. Specifically, the automatic control unit 54 can individually and automatically adjust the pilot pressure acting on the control valves (specifically, the control valve 173, the control valves 175L, 175R, and the control valve 174) corresponding to the multiple hydraulic actuators (specifically, the swing hydraulic motor 2A, the boom cylinder 7, and the bucket cylinder 9), as described below. This allows the automatic control unit 54 to automatically operate each hydraulic actuator. The control of the machine control function by the automatic control unit 54 may be performed, for example, when a predetermined switch included in the input device 42 is pressed. The predetermined switch may be, for example, a machine control switch (hereinafter, "MC (Machine Control) switch"), and may be disposed as a knob switch at the tip of the operator's grip of the operation device 26 (for example, a lever device corresponding to the operation of the arm 5). The following description will be given on the assumption that the machine control function is active when the MC switch is pressed.
例えば、自動制御部54は、MCスイッチ等が押下されている場合、掘削作業や整形作業を支援するために、アームシリンダ8の動作に合わせて、ブームシリンダ7及びバケットシリンダ9の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。具体的には、自動制御部54は、操作者が手動でアーム5の閉じ操作(以下、「アーム閉じ操作」)を行っている場合に、目標施工面とバケット6の爪先や背面等の作業部位の位置とが一致するようにブームシリンダ7及びバケットシリンダ9の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。この場合、操作者は、例えば、アーム5の操作に対応するレバー装置をアーム閉じ操作するだけで、バケット6の爪先等を目標施工面に一致させながら、アーム5を閉じることができる。
For example, when an MC switch or the like is pressed, the automatic control unit 54 automatically extends and retracts at least one of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 in accordance with the operation of the arm cylinder 8 to support excavation and shaping work. Specifically, when an operator manually performs a closing operation of the arm 5 (hereinafter, "arm closing operation"), the automatic control unit 54 automatically extends and retracts at least one of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 so that the target construction surface coincides with the position of a work part such as the tip or back of the bucket 6. In this case, the operator can close the arm 5 while aligning the tip of the bucket 6 with the target construction surface, simply by performing an arm closing operation on a lever device corresponding to the operation of the arm 5, for example.
また、自動制御部54は、MCスイッチ等が押下されている場合、上部旋回体3を目標施工面に正対させるために旋回油圧モータ2A(アクチュエータの一例)を自動的に回転させてもよい。以下、コントローラ30(自動制御部54)による上部旋回体3を目標施工面に正対させる制御を「正対制御」と称する。これにより、操作者等は、所定のスイッチを押下するだけで、或いは、当該スイッチが押下された状態で、旋回操作に対応する後述のレバー装置26Cを操作するだけで、上部旋回体3を目標施工面に正対させることができる。また、操作者は、MCスイッチを押下するだけで、上部旋回体3を目標施工面に正対させ且つ上述の目標施工面の掘削作業等に関するマシンコントロール機能を開始させることができる。
When an MC switch or the like is pressed, the automatic control unit 54 may automatically rotate the rotation hydraulic motor 2A (an example of an actuator) to face the upper rotating body 3 to the target construction surface. Hereinafter, the control by the controller 30 (automatic control unit 54) to face the upper rotating body 3 to the target construction surface is referred to as "facing control." This allows an operator or the like to face the upper rotating body 3 to the target construction surface simply by pressing a specified switch, or, with the switch pressed, by operating a lever device 26C (described below) corresponding to the turning operation. Also, by simply pressing an MC switch, the operator can face the upper rotating body 3 to the target construction surface and start the machine control function related to the excavation work on the target construction surface described above.
例えば、ショベル100の上部旋回体3が目標施工面に正対している状態は、アタッチメントの動作に従い、アタッチメントの先端部(例えば、バケット6の作業部位としての爪先や背面等)を目標施工面(上り法面BS)の傾斜方向に沿って移動させることが可能な状態である。具体的には、ショベル100の上部旋回体3が目標施工面に正対している状態は、ショベル100の旋回平面に鉛直なアタッチメントの稼動面(アタッチメント稼動面)が、円筒体に対応する目標施工面の法線を含む状態(換言すれば、当該法線に沿う状態)である。
For example, when the upper rotating body 3 of the shovel 100 faces the target construction surface, the tip of the attachment (e.g., the tip or back of the bucket 6 as the working part) can be moved along the inclination direction of the target construction surface (upward slope BS) in accordance with the operation of the attachment. Specifically, when the upper rotating body 3 of the shovel 100 faces the target construction surface, the working surface of the attachment (attachment working surface) perpendicular to the rotation plane of the shovel 100 includes the normal to the target construction surface corresponding to the cylinder (in other words, it is along the normal).
ショベル100のアタッチメント稼動面が円筒体に対応する目標施工面の法線を含む状態にない場合、アタッチメントの先端部は、目標施工面を傾斜方向に移動させることができない。そのため、結果として、ショベル100は、目標施工面を適切に施工できない。これに対して、自動制御部54は、自動的に旋回油圧モータ2Aを回転させることで、上部旋回体3を正対させることができる。これにより、ショベル100は、目標施工面を適切に施工することができる。
If the working surface of the attachment of the shovel 100 does not include the normal to the target construction surface corresponding to the cylinder, the tip of the attachment cannot move the target construction surface in the inclined direction. As a result, the shovel 100 cannot properly construct the target construction surface. In response to this, the automatic control unit 54 can automatically rotate the turning hydraulic motor 2A to orient the upper turning body 3 directly. This allows the shovel 100 to properly construct the target construction surface.
自動制御部54は、正対制御において、例えば、バケット6の爪先の左端の座標点と目標施工面との間の左端鉛直距離(以下、単に「左端鉛直距離」)と、バケット6の爪先の右端の座標点と目標施工面との間の右端鉛直距離(以下、単に「右端鉛直距離」)とが等しくなった場合に、ショベルが目標施工面に正対していると判断する。また、自動制御部54は、左端鉛直距離と右端鉛直距離とが等しくなった場合(即ち、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差がゼロになった場合)ではなく、その差が所定閾値以下になった場合に、ショベル100が目標施工面に正対していると判断してもよい。
In the facing control, the automatic control unit 54 determines that the shovel is facing the target construction surface, for example, when the left end vertical distance between the coordinate point of the left end of the tip of the bucket 6 and the target construction surface (hereinafter simply referred to as the "left end vertical distance") and the right end vertical distance between the coordinate point of the right end of the tip of the bucket 6 and the target construction surface (hereinafter simply referred to as the "right end vertical distance") are equal. In addition, the automatic control unit 54 may determine that the shovel 100 is facing the target construction surface not when the left end vertical distance and the right end vertical distance are equal (i.e., when the difference between the left end vertical distance and the right end vertical distance becomes zero), but when the difference becomes equal to or less than a predetermined threshold value.
また、自動制御部54は、正対制御において、例えば、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差に基づき、旋回油圧モータ2Aを動作させてもよい。具体的には、MCスイッチ等の所定のスイッチが押下された状態で旋回操作に対応するレバー装置26Cが操作されると、上部旋回体3を目標施工面に正対させる方向にレバー装置26Cが操作されたか否かを判断する。例えば、バケット6の爪先と目標施工面(上り法面BS)との間の鉛直距離が大きくなる方向にレバー装置26Cが操作された場合、自動制御部54は、正対制御を実行しない。一方で、バケット6の爪先と目標施工面(上り法面BS)との間の鉛直距離が小さくなる方向に旋回操作レバーが操作された場合、自動制御部54は、正対制御を実行する。その結果、自動制御部54は、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差が小さくなるように旋回油圧モータ2Aを動作させることができる。その後、自動制御部54は、その差が所定閾値以下或いはゼロになると、旋回油圧モータ2Aを停止させる。また、自動制御部54は、その差が所定閾値以下或いはゼロとなる旋回角度を目標角度として設定し、その目標角度と現在の旋回角度(具体的には、旋回状態センサS5の検出信号に基づく検出値)との角度差がゼロになるように、旋回油圧モータ2Aの動作制御を行ってもよい。この場合、旋回角度は、例えば、基準方向に対する上部旋回体3の前後軸の角度である。
In addition, the automatic control unit 54 may operate the swing hydraulic motor 2A in the facing control, for example, based on the difference between the left end vertical distance and the right end vertical distance. Specifically, when the lever device 26C corresponding to the swing operation is operated with a predetermined switch such as an MC switch pressed, the automatic control unit 54 determines whether the lever device 26C is operated in a direction to face the upper swing body 3 to the target construction surface. For example, if the lever device 26C is operated in a direction to increase the vertical distance between the tip of the bucket 6 and the target construction surface (upward slope BS), the automatic control unit 54 does not execute the facing control. On the other hand, if the swing operation lever is operated in a direction to decrease the vertical distance between the tip of the bucket 6 and the target construction surface (upward slope BS), the automatic control unit 54 executes the facing control. As a result, the automatic control unit 54 can operate the swing hydraulic motor 2A so that the difference between the left end vertical distance and the right end vertical distance is reduced. Thereafter, when the difference becomes equal to or less than a predetermined threshold or becomes zero, the automatic control unit 54 stops the swing hydraulic motor 2A. The automatic control unit 54 may also set the swing angle at which the difference becomes equal to or less than a predetermined threshold or becomes zero as a target angle, and control the operation of the swing hydraulic motor 2A so that the angle difference between the target angle and the current swing angle (specifically, the detection value based on the detection signal of the swing state sensor S5) becomes zero. In this case, the swing angle is, for example, the angle of the front and rear axes of the upper swing body 3 relative to the reference direction.
なお、上述の如く、旋回油圧モータ2Aの代わりに、旋回用電動機がショベル100に搭載される場合、自動制御部54は、旋回用電動機(アクチュエータの一例)を制御対象として、正対制御を行う。
As described above, when a turning electric motor is installed on the excavator 100 instead of the turning hydraulic motor 2A, the automatic control unit 54 performs facing control with the turning electric motor (an example of an actuator) as the control target.
旋回角度算出部55は、上部旋回体3の旋回角度を算出する。これにより、コントローラ30は、上部旋回体3の現在の向きを特定することができる。旋回角度算出部55は、例えば、測位装置PSに含まれるGNSSコンパスの出力信号に基づき、基準方向に対する上部旋回体3の前後軸の角度を旋回角度として算出する。また、旋回角度算出部55は、旋回状態センサS5の検出信号に基づき、旋回角度を算出してもよい。また、施工現場に基準点が設定されている場合、旋回角度算出部55は、旋回軸から基準点を見た方向を基準方向としてもよい。
The slewing angle calculation unit 55 calculates the slewing angle of the upper rotating body 3. This allows the controller 30 to identify the current orientation of the upper rotating body 3. The slewing angle calculation unit 55 calculates the angle of the front-rear axis of the upper rotating body 3 relative to a reference direction as the slewing angle, for example, based on the output signal of the GNSS compass included in the positioning device PS. The slewing angle calculation unit 55 may also calculate the slewing angle based on the detection signal of the slewing state sensor S5. Furthermore, if a reference point is set at the construction site, the slewing angle calculation unit 55 may use the direction of the reference point as viewed from the slewing axis as the reference direction.
旋回角度は、基準方向に対するアタッチメント稼動面が延びる方向を示す。アタッチメント稼動面は、例えば、アタッチメントを縦断する仮想平面であり、旋回平面に垂直となるように配置される。旋回平面は、例えば、旋回軸に垂直な旋回フレームの底面を含む仮想平面である。コントローラ30(マシンガイダンス部50)は、例えば、アタッチメント稼動面が目標施工面の法線を含んでいると判断した場合に、上部旋回体3が目標施工面に正対していると判断する。
The rotation angle indicates the direction in which the attachment working surface extends relative to the reference direction. The attachment working surface is, for example, a virtual plane that cuts the attachment longitudinally and is positioned so as to be perpendicular to the rotation plane. The rotation plane is, for example, a virtual plane that includes the bottom surface of the rotating frame that is perpendicular to the rotation axis. The controller 30 (machine guidance unit 50) determines that the upper rotating body 3 is directly facing the target construction surface when it determines, for example, that the attachment working surface includes the normal to the target construction surface.
相対角度算出部56は、上部旋回体3を目標施工面に正対させるために必要な旋回角度(相対角度)を算出する。相対角度は、例えば、上部旋回体3を目標施工面に正対させたときの上部旋回体3の前後軸の方向と、上部旋回体3の前後軸の現在の方向との間に形成される相対的な角度である。相対角度算出部56は、例えば、記憶装置47に記憶されている目標施工面に関するデータと、旋回角度算出部55により算出された旋回角度とに基づき、相対角度を算出する。
The relative angle calculation unit 56 calculates the rotation angle (relative angle) required to make the upper rotating body 3 face the target construction surface. The relative angle is, for example, the relative angle formed between the direction of the front-rear axis of the upper rotating body 3 when the upper rotating body 3 is faced directly to the target construction surface and the current direction of the front-rear axis of the upper rotating body 3. The relative angle calculation unit 56 calculates the relative angle based on, for example, data related to the target construction surface stored in the storage device 47 and the rotation angle calculated by the rotation angle calculation unit 55.
自動制御部54は、MCスイッチ等の所定のスイッチが押下された状態で旋回操作に対応するレバー装置26Cが操作されると、上部旋回体3を目標施工面に正対させる方向に旋回操作されたか否かを判断する。自動制御部54は、上部旋回体3を目標施工面に正対させる方向に旋回操作されたと判断した場合、相対角度算出部56により算出された相対角度を目標角度として設定する。そして、自動制御部54は、レバー装置26Cが操作された後の旋回角度の変化が目標角度に達した場合、上部旋回体3が目標施工面に正対したと判断し、旋回油圧モータ2Aの動きを停止させてよい。これにより、自動制御部54は、図2に示す構成を前提として、上部旋回体3を目標施工面に正対させることができる。上記正対制御の実施例では目標施工面に対する正対制御の事例を示したが、これに限られることはない。例えば、仮置きの土砂をダンプトラックに積み込む際の掬い取り動作においても、目標体積に相当する目標掘削軌道を生成し、目標掘削軌道に対してアタッチメントが向かい合うように旋回動作の正対制御をおこなってもよい。この場合、掬い取り動作の都度、目標掘削軌道は変更される。このため、ダンプトラックへの排出後は、新たに変更された目標掘削軌道に対して正対制御される。
When the lever device 26C corresponding to the rotation operation is operated with a predetermined switch such as an MC switch pressed, the automatic control unit 54 determines whether the upper rotating body 3 has been rotated in a direction to face the target construction surface. If the automatic control unit 54 determines that the upper rotating body 3 has been rotated in a direction to face the target construction surface, it sets the relative angle calculated by the relative angle calculation unit 56 as the target angle. Then, if the change in the rotation angle after the lever device 26C is operated reaches the target angle, the automatic control unit 54 may determine that the upper rotating body 3 faces the target construction surface and stop the movement of the rotation hydraulic motor 2A. As a result, the automatic control unit 54 can make the upper rotating body 3 face the target construction surface, assuming the configuration shown in FIG. 2. In the above embodiment of the facing control, an example of the facing control to the target construction surface is shown, but this is not limited to this. For example, even in the scooping operation when loading temporary soil and sand onto a dump truck, a target excavation trajectory corresponding to the target volume may be generated, and the turning operation may be controlled so that the attachment faces the target excavation trajectory. In this case, the target excavation trajectory is changed each time a scooping operation is performed. Therefore, after discharging the soil and sand onto the dump truck, the attachment is controlled to face the newly changed target excavation trajectory.
[ショベルの油圧システム]
次に、図3を参照して、本実施形態に係るショベル100の油圧システムについて説明する。
[Excavator hydraulic system]
Next, the hydraulic system of the excavator 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG.
図3は、本実施形態に係るショベル100の油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。
Figure 3 is a diagram showing an example of the configuration of a hydraulic system of the excavator 100 according to this embodiment.
なお、図3において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、図2等の場合と同様、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。
In Figure 3, the mechanical power system, hydraulic oil lines, pilot lines, and electrical control system are shown by double lines, solid lines, dashed lines, and dotted lines, respectively, as in Figure 2, etc.
当該油圧回路により実現される油圧システムは、エンジン11により駆動されるメインポンプ14L,14Rのそれぞれから、センタバイパス油路C1L,C1R、パラレル油路C2L,C2Rを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。
The hydraulic system realized by this hydraulic circuit circulates hydraulic oil from each of the main pumps 14L, 14R driven by the engine 11 through the center bypass oil passages C1L, C1R and the parallel oil passages C2L, C2R to the hydraulic oil tank.
センタバイパス油路C1Lは、メインポンプ14Lを起点として、コントロールバルブ17内に配置される制御弁171,173,175L,176Lを順に通過し、作動油タンクに至る。
The center bypass oil passage C1L starts at the main pump 14L, passes through the control valves 171, 173, 175L, and 176L arranged in the control valve 17, and reaches the hydraulic oil tank.
センタバイパス油路C1Rは、メインポンプ14Rを起点として、コントロールバルブ17内に配置される制御弁172,174,175R,176Rを順に通過し、作動油タンクに至る。
The center bypass oil passage C1R starts at the main pump 14R, passes through the control valves 172, 174, 175R, and 176R arranged in the control valve 17, and reaches the hydraulic oil tank.
制御弁171は、メインポンプ14Lから吐出される作動油を走行油圧モータ1Lへ供給し、且つ、走行油圧モータ1Lが吐出する作動油を作動油タンクに排出させるスプール弁である。
The control valve 171 is a spool valve that supplies hydraulic oil discharged from the main pump 14L to the travel hydraulic motor 1L and discharges hydraulic oil discharged by the travel hydraulic motor 1L into the hydraulic oil tank.
制御弁172は、メインポンプ14Rから吐出される作動油を走行油圧モータ1Rへ供給し、且つ、走行油圧モータ1Rが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
The control valve 172 is a spool valve that supplies hydraulic oil discharged from the main pump 14R to the traveling hydraulic motor 1R and discharges hydraulic oil discharged by the traveling hydraulic motor 1R into the hydraulic oil tank.
制御弁173は、メインポンプ14Lから吐出される作動油を旋回油圧モータ2Aへ供給し、且つ、旋回油圧モータ2Aが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
The control valve 173 is a spool valve that supplies hydraulic oil discharged from the main pump 14L to the swing hydraulic motor 2A and discharges hydraulic oil discharged by the swing hydraulic motor 2A into the hydraulic oil tank.
制御弁174は、メインポンプ14Rから吐出される作動油をバケットシリンダ9へ供給し、且つ、バケットシリンダ9内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
The control valve 174 is a spool valve that supplies hydraulic oil discharged from the main pump 14R to the bucket cylinder 9 and also discharges the hydraulic oil in the bucket cylinder 9 to the hydraulic oil tank.
制御弁175L,175Rは、それぞれ、メインポンプ14L,14Rが吐出する作動油をブームシリンダ7へ供給し、且つ、ブームシリンダ7内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
The control valves 175L and 175R are spool valves that supply hydraulic oil discharged from the main pumps 14L and 14R to the boom cylinder 7 and discharge the hydraulic oil in the boom cylinder 7 to the hydraulic oil tank.
制御弁176L,176Rは、メインポンプ14L,14Rが吐出する作動油をアームシリンダ8へ供給し、且つ、アームシリンダ8内の作動油を作動油タンクへ排出させる。
The control valves 176L, 176R supply hydraulic oil discharged by the main pumps 14L, 14R to the arm cylinder 8, and also discharge the hydraulic oil in the arm cylinder 8 to the hydraulic oil tank.
制御弁171,172,173,174,175L,175R,176L,176Rは、それぞれ、パイロットポートに作用するパイロット圧に応じて、油圧アクチュエータに給排される作動油の流量を調整したり、流れる方向を切り換えたりする。
Control valves 171, 172, 173, 174, 175L, 175R, 176L, and 176R each adjust the flow rate of hydraulic oil supplied to or discharged from the hydraulic actuator and switch the flow direction according to the pilot pressure acting on the pilot port.
パラレル油路C2Lは、センタバイパス油路C1Lと並列的に、制御弁171,173,175L,176Lにメインポンプ14Lの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路C2Lは、制御弁171の上流側でセンタバイパス油路C1Lから分岐し、制御弁171,173,175L,176Rのそれぞれに並列してメインポンプ14Lの作動油を供給可能に構成される。これにより、パラレル油路C2Lは、制御弁171,173,175Lの何れかによってセンタバイパス油路C1Lを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
The parallel oil passage C2L supplies hydraulic oil of the main pump 14L to the control valves 171, 173, 175L, and 176L in parallel with the center bypass oil passage C1L. Specifically, the parallel oil passage C2L branches off from the center bypass oil passage C1L upstream of the control valve 171, and is configured to be able to supply hydraulic oil of the main pump 14L in parallel to each of the control valves 171, 173, 175L, and 176R. This allows the parallel oil passage C2L to supply hydraulic oil to a more downstream control valve when the flow of hydraulic oil through the center bypass oil passage C1L is restricted or blocked by any of the control valves 171, 173, and 175L.
パラレル油路C2Rは、センタバイパス油路C1Rと並列的に、制御弁172,174,175R,176Rにメインポンプ14Rの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路C2Rは、制御弁172の上流側でセンタバイパス油路C1Rから分岐し、制御弁172,174,175R,176Rのそれぞれに並列してメインポンプ14Rの作動油を供給可能に構成される。パラレル油路C2Rは、制御弁172,174,175Rの何れかによってセンタバイパス油路C1Rを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
The parallel oil passage C2R supplies hydraulic oil of the main pump 14R to the control valves 172, 174, 175R, and 176R in parallel with the center bypass oil passage C1R. Specifically, the parallel oil passage C2R branches off from the center bypass oil passage C1R upstream of the control valve 172, and is configured to be able to supply hydraulic oil of the main pump 14R in parallel to each of the control valves 172, 174, 175R, and 176R. The parallel oil passage C2R can supply hydraulic oil to a more downstream control valve when the flow of hydraulic oil through the center bypass oil passage C1R is restricted or blocked by any of the control valves 172, 174, and 175R.
レギュレータ13L,13Rは、それぞれ、コントローラ30による制御下で、メインポンプ14L,14Rの斜板の傾転角を調節することによって、メインポンプ14L,14Rの吐出量を調節する。
Regulators 13L and 13R adjust the discharge volume of main pumps 14L and 14R by adjusting the tilt angle of the swash plates of main pumps 14L and 14R, respectively, under the control of controller 30.
吐出圧センサ28Lは、メインポンプ14Lの吐出圧を検出し、検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。吐出圧センサ28Rについても同様である。これにより、コントローラ30は、メインポンプ14L,14Rの吐出圧に応じて、レギュレータ13L,13Rを制御することができる。
The discharge pressure sensor 28L detects the discharge pressure of the main pump 14L, and a detection signal corresponding to the detected discharge pressure is input to the controller 30. The same is true for the discharge pressure sensor 28R. This allows the controller 30 to control the regulators 13L, 13R according to the discharge pressures of the main pumps 14L, 14R.
センタバイパス油路C1L,C1Rには、最も下流にある制御弁176L,176Rのそれぞれと作動油タンクとの間には、ネガティブコントロール絞り(以下、「ネガコン絞り」)18L,18Rが設けられる。これにより、メインポンプ14L,14Rにより吐出された作動油の流れは、ネガコン絞り18L,18Rで制限される。そして、ネガコン絞り18L,18Rは、レギュレータ13L,13Rを制御するための制御圧(以下、「ネガコン圧」)を発生させる。
Negative control throttles (hereinafter "negative control throttles") 18L, 18R are provided in the center bypass oil passages C1L, C1R between the hydraulic oil tank and the most downstream control valves 176L, 176R, respectively. As a result, the flow of hydraulic oil discharged by the main pumps 14L, 14R is restricted by the negative control throttles 18L, 18R. The negative control throttles 18L, 18R then generate a control pressure (hereinafter "negative control pressure") for controlling the regulators 13L, 13R.
ネガコン圧センサ19L,19Rは、ネガコン圧を検出し、検出されたネガコン圧に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
The negative control pressure sensors 19L and 19R detect the negative control pressure, and the detection signal corresponding to the detected negative control pressure is input to the controller 30.
コントローラ30は、吐出圧センサ28L,28Rにより検出されるメインポンプ14L,14Rの吐出圧に応じて、レギュレータ13L,13Rを制御し、メインポンプ14L,14Rの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ30は、メインポンプ14Lの吐出圧の増大に応じて、レギュレータ13Lを制御し、メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節することにより、吐出量を減少させてよい。レギュレータ13Rについても同様である。これにより、コントローラ30は、吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ14L,14Rの吸収馬力がエンジン11の出力馬力を超えないように、メインポンプ14L,14Rの全馬力制御を行うことができる。
The controller 30 may control the regulators 13L, 13R in response to the discharge pressure of the main pumps 14L, 14R detected by the discharge pressure sensors 28L, 28R to adjust the discharge volume of the main pumps 14L, 14R. For example, the controller 30 may control the regulator 13L in response to an increase in the discharge pressure of the main pump 14L, and reduce the discharge volume by adjusting the swash plate tilt angle of the main pump 14L. The same applies to the regulator 13R. This allows the controller 30 to control the total horsepower of the main pumps 14L, 14R so that the absorption horsepower of the main pumps 14L, 14R, which is expressed as the product of the discharge pressure and the discharge volume, does not exceed the output horsepower of the engine 11.
また、コントローラ30は、ネガコン圧センサ19L,19Rにより検出されるネガコン圧に応じて、レギュレータ13L,13Rを制御することにより、メインポンプ14L,14Rの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ30は、ネガコン圧が大きいほどメインポンプ14L,14Rの吐出量を減少させ、ネガコン圧が小さいほどメインポンプ14L,14Rの吐出量を増大させる。
The controller 30 may also adjust the discharge volume of the main pumps 14L, 14R by controlling the regulators 13L, 13R according to the negative control pressure detected by the negative control pressure sensors 19L, 19R. For example, the controller 30 decreases the discharge volume of the main pumps 14L, 14R as the negative control pressure increases, and increases the discharge volume of the main pumps 14L, 14R as the negative control pressure decreases.
具体的には、ショベル100における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態(図3に示す状態)の場合、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油は、センタバイパス油路C1L,C1Rを通ってネガコン絞り18L,18Rに至る。そして、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り18L,18Rの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、コントローラ30は、メインポンプ14L,14Rの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油がセンタバイパス油路C1L,C1Rを通過する際の圧力損失(ポンピングロス)を抑制する。
Specifically, when the excavator 100 is in a standby state (state shown in FIG. 3) in which none of the hydraulic actuators are being operated, the hydraulic oil discharged from the main pumps 14L, 14R passes through the center bypass oil passages C1L, C1R to reach the negative control throttles 18L, 18R. The flow of hydraulic oil discharged from the main pumps 14L, 14R increases the negative control pressure generated upstream of the negative control throttles 18L, 18R. As a result, the controller 30 reduces the discharge rate of the main pumps 14L, 14R to the minimum allowable discharge rate, suppressing the pressure loss (pumping loss) that occurs when the discharged hydraulic oil passes through the center bypass oil passages C1L, C1R.
一方、何れかの油圧アクチュエータが操作装置26を通じて操作された場合、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り18L,18Rに至る量を減少或いは消失させ、ネガコン絞り18L,18Rの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、コントローラ30は、メインポンプ14L,14Rの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータを確実に駆動させることができる。
On the other hand, when any of the hydraulic actuators is operated through the operating device 26, the hydraulic oil discharged from the main pumps 14L, 14R flows into the hydraulic actuator to be operated through the control valve corresponding to the hydraulic actuator to be operated. The flow of hydraulic oil discharged from the main pumps 14L, 14R reduces or eliminates the amount of hydraulic oil reaching the negative control throttles 18L, 18R, lowering the negative control pressure generated upstream of the negative control throttles 18L, 18R. As a result, the controller 30 increases the discharge amount of the main pumps 14L, 14R, circulates sufficient hydraulic oil to the hydraulic actuator to be operated, and can reliably drive the hydraulic actuator to be operated.
操作装置26は、左操作レバー26L、右操作レバー26R及び走行レバー26Dを含む。走行レバー26Dは、左走行レバー26DL及び右走行レバー26DRを含む。
The operating device 26 includes a left operating lever 26L, a right operating lever 26R, and a driving lever 26D. The driving lever 26D includes a left driving lever 26DL and a right driving lever 26DR.
左操作レバー26Lは、旋回操作とアーム5の操作に用いられる。左操作レバー26Lが、前後方向に操作された場合、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁176のパイロットポートに導入させる。また、左操作レバー26Lが、左右方向に操作された場合、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁173のパイロットポートに導入させる。
The left operating lever 26L is used for rotation operation and operation of the arm 5. When the left operating lever 26L is operated in the forward/backward direction, the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure according to the amount of lever operation into the pilot port of the control valve 176. When the left operating lever 26L is operated in the left/right direction, the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure according to the amount of lever operation into the pilot port of the control valve 173.
具体的には、左操作レバー26Lは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁176Lの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁176Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー26Lは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁176Lの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁176Rの右側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー26Lは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁173の左側パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁173の右側パイロットポートに作動油を導入させる。
Specifically, when the left operating lever 26L is operated in the arm closing direction, it introduces hydraulic oil to the right pilot port of the control valve 176L and introduces hydraulic oil to the left pilot port of the control valve 176R. When the left operating lever 26L is operated in the arm opening direction, it introduces hydraulic oil to the left pilot port of the control valve 176L and introduces hydraulic oil to the right pilot port of the control valve 176R. When the left operating lever 26L is operated in the left turning direction, it introduces hydraulic oil to the left pilot port of the control valve 173, and when operated in the right turning direction, it introduces hydraulic oil to the right pilot port of the control valve 173.
右操作レバー26Rは、ブーム4の操作とバケット6の操作に用いられる。右操作レバー26Rは、前後方向に操作された場合、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁175のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作された場合、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁174のパイロットポートに導入させる。
The right operating lever 26R is used to operate the boom 4 and the bucket 6. When the right operating lever 26R is operated in the forward/backward direction, it uses the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to introduce a control pressure according to the amount of lever operation into the pilot port of the control valve 175. When the right operating lever 26R is operated in the left/right direction, it uses the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to introduce a control pressure according to the amount of lever operation into the pilot port of the control valve 174.
具体的には、右操作レバー26Rは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁175Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー26Rは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁175Lの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁175Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー26Rは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁174の右側パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁174の左側パイロットポートに作動油を導入させる。
Specifically, when the right operating lever 26R is operated in the boom lowering direction, it introduces hydraulic oil to the left pilot port of the control valve 175R. When the right operating lever 26R is operated in the boom raising direction, it introduces hydraulic oil to the right pilot port of the control valve 175L and also introduces hydraulic oil to the left pilot port of the control valve 175R. When the right operating lever 26R is operated in the bucket closing direction, it introduces hydraulic oil to the right pilot port of the control valve 174, and when the right operating lever 26R is operated in the bucket opening direction, it introduces hydraulic oil to the left pilot port of the control valve 174.
以下では、左右方向に操作される左操作レバー26Lは、「旋回操作レバー」と称され、前後方向に操作される左操作レバー26Lは、「アーム操作レバー」と称される場合がある。また、左右方向に操作される右操作レバー26Rは、「バケット操作レバー」と称され、前後方向に操作される右操作レバー26Rは、「ブーム操作レバー」と称される場合がある。
In the following, the left operating lever 26L operated in the left-right direction may be referred to as the "swing operating lever," and the left operating lever 26L operated in the front-rear direction may be referred to as the "arm operating lever." In addition, the right operating lever 26R operated in the left-right direction may be referred to as the "bucket operating lever," and the right operating lever 26R operated in the front-rear direction may be referred to as the "boom operating lever."
左走行レバー26DLは、左クローラ1CLの操作に用いられる。左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー26DLは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁171のパイロットポートに導入させる。右走行レバー26DRは、右クローラ1CRの操作に用いられる。右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー26DRは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁172のパイロットポートに導入させる。
The left travel lever 26DL is used to operate the left crawler 1CL. It may be configured to be linked to the left travel pedal. When the left travel lever 26DL is operated in the forward/backward direction, it uses the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to introduce a control pressure corresponding to the lever operation amount into the pilot port of the control valve 171. The right travel lever 26DR is used to operate the right crawler 1CR. It may be configured to be linked to the right travel pedal. When the right travel lever 26DR is operated in the forward/backward direction, it uses the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to introduce a control pressure corresponding to the lever operation amount into the pilot port of the control valve 172.
操作センサ29は、操作者による操作装置26の操作の内容を検出できるように構成されている。本実施形態では、操作センサ29は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26の操作方向及び操作量を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
The operation sensor 29 is configured to detect the operation of the operation device 26 by the operator. In this embodiment, the operation sensor 29 detects the operation direction and operation amount of the operation device 26 corresponding to each actuator, and outputs the detected value to the controller 30.
操作センサ29は、操作センサ29LA、29LB、29RA、29RB、29DL、29DRを含む。操作センサ29LAは、操作者による左操作レバー26Lに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作の内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量(レバー操作角度)等である。
The operation sensor 29 includes operation sensors 29LA, 29LB, 29RA, 29RB, 29DL, and 29DR. The operation sensor 29LA detects the content of the operation of the left operating lever 26L in the forward/rearward direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30. The content of the operation includes, for example, the lever operation direction, the lever operation amount (lever operation angle), etc.
同様に、操作センサ29LBは、操作者による左操作レバー26Lに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作センサ29RAは、操作者による右操作レバー26Rに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作センサ29RBは、操作者による右操作レバー26Rに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作センサ29DLは、操作者による左走行レバー26DLに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作センサ29DRは、操作者による右走行レバー26DRに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
Similarly, the operation sensor 29LB detects the operation of the left operating lever 26L in the left-right direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30. The operation sensor 29RA detects the operation of the right operating lever 26R in the forward-backward direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30. The operation sensor 29RB detects the operation of the right operating lever 26R in the left-right direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30. The operation sensor 29DL detects the operation of the left travel lever 26DL in the forward-backward direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30. The operation sensor 29DR detects the operation of the right travel lever 26DR in the forward-backward direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30.
コントローラ30は、操作センサ29の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ13に対して制御指令を出力し、メインポンプ14の吐出量を変化させる。また、コントローラ30は、絞り18の上流に設けられた制御圧センサ19の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ13に対して制御指令を出力し、メインポンプ14の吐出量を変化させる。絞り18は左絞り18L及び右絞り18Rを含み、制御圧センサ19はネガコン圧センサ19L、19Rを含む。
The controller 30 receives the output of the operation sensor 29, and outputs a control command to the regulator 13 as necessary, changing the discharge volume of the main pump 14. The controller 30 also receives the output of the control pressure sensor 19 provided upstream of the orifice 18, and outputs a control command to the regulator 13 as necessary, changing the discharge volume of the main pump 14. The orifice 18 includes a left orifice 18L and a right orifice 18R, and the control pressure sensor 19 includes negative control pressure sensors 19L and 19R.
[ショベルのマシンコントロール機能に関する構成の詳細]
次に、図4を参照して、ショベル100のマシンコントロール機能に関する構成の詳細について説明する。
[Configuration details for excavator machine control function]
Next, the configuration regarding the machine control function of the shovel 100 will be described in detail with reference to FIG.
図4は、油圧システムの一部を抜き出した図である。具体的には、図4(A)は、アームシリンダ8の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図4(B)は、ブームシリンダ7の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。図4(C)は、バケットシリンダ9の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図4(D)は、旋回油圧モータ2Aの操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。
Figure 4 shows a portion of the hydraulic system. Specifically, Figure 4(A) shows the hydraulic system portion related to the operation of the arm cylinder 8, and Figure 4(B) shows the hydraulic system portion related to the operation of the boom cylinder 7. Figure 4(C) shows the hydraulic system portion related to the operation of the bucket cylinder 9, and Figure 4(D) shows the hydraulic system portion related to the operation of the swing hydraulic motor 2A.
図4に示すように、油圧システムは、比例弁31を含む。比例弁31は、比例弁31AL~31DL及び31AR~31DRを含む。
As shown in FIG. 4, the hydraulic system includes a proportional valve 31. The proportional valve 31 includes proportional valves 31AL to 31DL and 31AR to 31DR.
比例弁31は、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁31は、パイロットポンプ15とコントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁31は、コントローラ30が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ30は、操作者による操作装置26の操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31を介し、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。そして、コントローラ30は、比例弁31が生成するパイロット圧を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。
The proportional valve 31 functions as a control valve for machine control. The proportional valve 31 is disposed in a pipe connecting the pilot pump 15 and the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17, and is configured to be able to change the flow area of the pipe. In this embodiment, the proportional valve 31 operates in response to a control command output by the controller 30. Therefore, the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17 via the proportional valve 31, regardless of the operation of the operating device 26 by the operator. Then, the controller 30 can apply the pilot pressure generated by the proportional valve 31 to the pilot port of the corresponding control valve.
この構成により、コントローラ30は、特定の操作装置26に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置26に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。また、コントローラ30は、特定の操作装置26に対する操作が行われている場合であっても、その特定の操作装置26に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に停止させることができる。
With this configuration, the controller 30 can operate the hydraulic actuator corresponding to a specific operating device 26 even when no operation is being performed on that specific operating device 26. Furthermore, the controller 30 can forcibly stop the operation of the hydraulic actuator corresponding to that specific operating device 26 even when an operation is being performed on that specific operating device 26.
例えば、図4(A)に示すように、左操作レバー26Lは、アーム5を操作するために用いられる。具体的には、左操作レバー26Lは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁176のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー26Lは、アーム閉じ方向(後方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁176Lの右側パイロットポートと制御弁176Rの左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー26Lは、アーム開き方向(前方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁176Lの左側パイロットポートと制御弁176Rの右側パイロットポートに作用させる。
For example, as shown in FIG. 4(A), the left operating lever 26L is used to operate the arm 5. Specifically, the left operating lever 26L uses hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply pilot pressure corresponding to the operation in the forward and backward directions to the pilot port of the control valve 176. More specifically, when the left operating lever 26L is operated in the arm closing direction (rearward), it applies pilot pressure corresponding to the operation amount to the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R. Also, when the left operating lever 26L is operated in the arm opening direction (forward), it applies pilot pressure corresponding to the operation amount to the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R.
操作装置26にはスイッチSWが設けられている。本実施形態では、スイッチSWは、スイッチSW1及びスイッチSW2を含む。スイッチSW1は、左操作レバー26Lの先端に設けられた押しボタンスイッチである。操作者は、スイッチSW1を押しながら左操作レバー26Lを操作できる。スイッチSW1は、右操作レバー26Rに設けられていてもよく、キャビン10内の他の位置に設けられていてもよい。スイッチSW2は、左走行レバー26DLの先端に設けられた押しボタンスイッチである。操作者は、スイッチSW2を押しながら左走行レバー26DLを操作できる。スイッチSW2は、右走行レバー26DRに設けられていてもよく、キャビン10内の他の位置に設けられていてもよい。
The operation device 26 is provided with a switch SW. In this embodiment, the switch SW includes a switch SW1 and a switch SW2. The switch SW1 is a push button switch provided at the tip of the left operation lever 26L. The operator can operate the left operation lever 26L while pressing the switch SW1. The switch SW1 may be provided on the right operation lever 26R or at another position in the cabin 10. The switch SW2 is a push button switch provided at the tip of the left travel lever 26DL. The operator can operate the left travel lever 26DL while pressing the switch SW2. The switch SW2 may be provided on the right travel lever 26DR or at another position in the cabin 10.
操作センサ29LAは、操作者による左操作レバー26Lに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
The operation sensor 29LA detects the forward/rearward operation of the left operating lever 26L by the operator and outputs the detected value to the controller 30.
比例弁31ALは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31ALを介して制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31ARは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31ARを介して制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31ALは、制御弁176L及び制御弁176Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。同様に、比例弁31ARは、制御弁176L及び制御弁176Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
The proportional valve 31AL operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. The proportional valve 31AL adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AL. The proportional valve 31AR operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. The proportional valve 31AR adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AR. The proportional valve 31AL can adjust the pilot pressure so that the control valve 176L and the control valve 176R can be stopped at any valve position. Similarly, the proportional valve 31AR can adjust the pilot pressure so that the control valve 176L and the control valve 176R can be stopped at any valve position.
この構成により、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31ALを介し、制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31ALを介し、制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作に応じ、或いは、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、アーム5を閉じることができる。
With this configuration, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AL in response to the arm closing operation by the operator. Furthermore, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AL, regardless of the arm closing operation by the operator. In other words, the controller 30 can close the arm 5 in response to the arm closing operation by the operator or regardless of the arm closing operation by the operator.
また、コントローラ30は、操作者によるアーム開き操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31ARを介し、制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31ARを介し、制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるアーム開き操作に応じ、或いは、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、アーム5を開くことができる。
In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AR in response to the arm opening operation by the operator. In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AR, regardless of the arm opening operation by the operator. In other words, the controller 30 can open the arm 5 in response to the arm opening operation by the operator or regardless of the arm opening operation by the operator.
また、この構成により、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、制御弁176の閉じ側のパイロットポート(制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポート)に作用するパイロット圧を減圧し、アーム5の閉じ動作を強制的に停止させることができる。操作者によるアーム開き操作が行われているときにアーム5の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
In addition, with this configuration, even if the operator is performing an arm closing operation, the controller 30 can, if necessary, reduce the pilot pressure acting on the pilot ports on the closing side of the control valve 176 (the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R) to forcibly stop the closing operation of the arm 5. The same applies to the case where the opening operation of the arm 5 is forcibly stopped when the operator is performing an arm opening operation.
コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、比例弁31ARを制御し、制御弁176の閉じ側のパイロットポートの反対側にある、制御弁176の開き側のパイロットポート(制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポート)に作用するパイロット圧を増大させ、制御弁176を強制的に中立位置に戻すことで、アーム5の閉じ動作を強制的に停止させてもよい。操作者によるアーム開き操作が行われている場合にアーム5の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
Even if the operator is performing an arm closing operation, the controller 30 may, if necessary, control the proportional valve 31AR to increase the pilot pressure acting on the opening pilot port of the control valve 176 (the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R) opposite the closing pilot port of the control valve 176, and forcibly return the control valve 176 to the neutral position, thereby forcibly stopping the closing operation of the arm 5. The same applies to the case where the opening operation of the arm 5 is forcibly stopped when the operator is performing an arm opening operation.
また、以下の図4(B)~図4(D)を参照しながらの説明を省略するが、操作者によるブーム上げ操作又はブーム下げ操作が行われている場合にブーム4の動作を強制的に停止させる場合、操作者によるバケット閉じ操作又はバケット開き操作が行われている場合にバケット6の動作を強制的に停止させる場合、及び、操作者による旋回操作が行われている場合に上部旋回体3の旋回動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
Although the explanation with reference to the following Figures 4(B) to 4(D) is omitted, the same applies to the case where the operation of the boom 4 is forcibly stopped when the operator is performing a boom-raising or boom-lowering operation, the case where the operation of the bucket 6 is forcibly stopped when the operator is performing a bucket-closing or bucket-opening operation, and the case where the rotation operation of the upper rotating body 3 is forcibly stopped when the operator is performing a rotation operation.
また、操作者による走行操作が行われている場合に下部走行体1の走行動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
The same applies when the traveling operation of the lower traveling body 1 is forcibly stopped while the operator is operating the vehicle.
また、図4(B)に示すように、右操作レバー26Rは、ブーム4を操作するために用いられる。具体的には、右操作レバー26Rは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁175のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー26Rは、ブーム上げ方向(後方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁175Lの右側パイロットポートと制御弁175Rの左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー26Rは、ブーム下げ方向(前方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁175Rの右側パイロットポートに作用させる。
As shown in FIG. 4(B), the right operating lever 26R is used to operate the boom 4. Specifically, the right operating lever 26R uses hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply pilot pressure corresponding to operation in the forward and backward directions to the pilot port of the control valve 175. More specifically, when the right operating lever 26R is operated in the boom-up direction (rearward), it applies pilot pressure corresponding to the operation amount to the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R. When the right operating lever 26R is operated in the boom-down direction (forward), it applies pilot pressure corresponding to the operation amount to the right pilot port of the control valve 175R.
操作センサ29RAは、操作者による右操作レバー26Rに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
The operation sensor 29RA detects the forward/rearward operation of the right operating lever 26R by the operator and outputs the detected value to the controller 30.
比例弁31BLは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31BLを介して制御弁175Lの右側パイロットポート及び制御弁175Rの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31BRは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31BRを介して制御弁175Rの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31BLは、制御弁175L及び制御弁175Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。また、比例弁31BRは、制御弁175Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
The proportional valve 31BL operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. The proportional valve 31BL adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BL. The proportional valve 31BR operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. The proportional valve 31BR adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BR. The proportional valve 31BL can adjust the pilot pressure so that the control valves 175L and 175R can be stopped at any valve position. The proportional valve 31BR can adjust the pilot pressure so that the control valve 175R can be stopped at any valve position.
この構成により、コントローラ30は、操作者によるブーム上げ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BLを介し、制御弁175Lの右側パイロットポート及び制御弁175Rの左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BLを介し、制御弁175Lの右側パイロットポート及び制御弁175Rの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるブーム上げ操作に応じ、或いは、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、ブーム4を上げることができる。
With this configuration, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BL in response to the boom-raising operation by the operator. The controller 30 can also supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BL, regardless of the boom-raising operation by the operator. In other words, the controller 30 can raise the boom 4 in response to the boom-raising operation by the operator or regardless of the boom-raising operation by the operator.
また、コントローラ30は、操作者によるブーム下げ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BRを介し、制御弁175Rの右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BRを介し、制御弁175Rの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるブーム下げ操作に応じ、或いは、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、ブーム4を下げることができる。
In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BR in response to the boom lowering operation by the operator. In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BR, regardless of the boom lowering operation by the operator. In other words, the controller 30 can lower the boom 4 in response to the boom lowering operation by the operator or regardless of the boom lowering operation by the operator.
また、図4(C)に示すように、右操作レバー26Rは、バケット6を操作するためにも用いられる。具体的には、右操作レバー26Rは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁174のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー26Rは、バケット閉じ方向(左方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁174の左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー26Rは、バケット開き方向(右方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁174の右側パイロットポートに作用させる。
As shown in FIG. 4(C), the right operating lever 26R is also used to operate the bucket 6. Specifically, the right operating lever 26R uses hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply pilot pressure corresponding to operation in the left and right directions to the pilot port of the control valve 174. More specifically, when the right operating lever 26R is operated in the bucket closing direction (left direction), it applies pilot pressure corresponding to the amount of operation to the left pilot port of the control valve 174. Also, when the right operating lever 26R is operated in the bucket opening direction (right direction), it applies pilot pressure corresponding to the amount of operation to the right pilot port of the control valve 174.
操作センサ29RBは、操作者による右操作レバー26Rに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
The operation sensor 29RB detects the left/right operation of the right operating lever 26R by the operator and outputs the detected value to the controller 30.
比例弁31CLは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31CLを介して制御弁174の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31CRは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31CRを介して制御弁174の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31CLは、制御弁174を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。同様に、比例弁31CRは、制御弁174を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
The proportional valve 31CL operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. It adjusts the pilot pressure by the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CL. The proportional valve 31CR operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. It adjusts the pilot pressure by the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CR. The proportional valve 31CL can adjust the pilot pressure so that the control valve 174 can be stopped at any valve position. Similarly, the proportional valve 31CR can adjust the pilot pressure so that the control valve 174 can be stopped at any valve position.
この構成により、コントローラ30は、操作者によるバケット閉じ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CLを介し、制御弁174の左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CLを介し、制御弁174の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるバケット閉じ操作に応じ、或いは、操作者によるバケット閉じ操作とは無関係に、バケット6を閉じることができる。
With this configuration, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CL in response to the bucket closing operation by the operator. The controller 30 can also supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CL, regardless of the bucket closing operation by the operator. In other words, the controller 30 can close the bucket 6 in response to the bucket closing operation by the operator or regardless of the bucket closing operation by the operator.
また、コントローラ30は、操作者によるバケット開き操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CRを介し、制御弁174の右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CRを介し、制御弁174の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるバケット開き操作に応じ、或いは、操作者によるバケット開き操作とは無関係に、バケット6を開くことができる。
In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CR in response to the bucket opening operation by the operator. In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CR, regardless of the bucket opening operation by the operator. In other words, the controller 30 can open the bucket 6 in response to the bucket opening operation by the operator or regardless of the bucket opening operation by the operator.
また、図4(D)に示すように、左操作レバー26Lは、旋回機構2を操作するためにも用いられる。具体的には、左操作レバー26Lは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁173のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー26Lは、左旋回方向(左方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁173の左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー26Lは、右旋回方向(右方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁173の右側パイロットポートに作用させる。
As shown in FIG. 4(D), the left operating lever 26L is also used to operate the turning mechanism 2. Specifically, the left operating lever 26L uses hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply pilot pressure corresponding to the operation in the left and right directions to the pilot port of the control valve 173. More specifically, when the left operating lever 26L is operated in the left turning direction (left direction), it applies pilot pressure corresponding to the operation amount to the left pilot port of the control valve 173. Also, when the left operating lever 26L is operated in the right turning direction (right direction), it applies pilot pressure corresponding to the operation amount to the right pilot port of the control valve 173.
操作センサ29LBは、操作者による左操作レバー26Lに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
The operation sensor 29LB detects the left/right operation of the left operating lever 26L by the operator and outputs the detected value to the controller 30.
比例弁31DLは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31DLを介して制御弁173の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31DRは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31DRを介して制御弁173の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31DLは、制御弁173を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。同様に、比例弁31DRは、制御弁173を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
The proportional valve 31DL operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. It adjusts the pilot pressure by the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DL. The proportional valve 31DR operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. It adjusts the pilot pressure by the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DR. The proportional valve 31DL can adjust the pilot pressure so that the control valve 173 can be stopped at any valve position. Similarly, the proportional valve 31DR can adjust the pilot pressure so that the control valve 173 can be stopped at any valve position.
この構成により、コントローラ30は、操作者による左旋回操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DLを介し、制御弁173の左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者による左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DLを介し、制御弁173の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者による左旋回操作に応じ、或いは、操作者による左旋回操作とは無関係に、旋回機構2を左旋回させることができる。
With this configuration, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DL in response to a left rotation operation by the operator. The controller 30 can also supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DL, regardless of a left rotation operation by the operator. In other words, the controller 30 can rotate the rotation mechanism 2 to the left in response to a left rotation operation by the operator or regardless of a left rotation operation by the operator.
また、コントローラ30は、操作者による右旋回操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DRを介し、制御弁173の右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者による右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DRを介し、制御弁173の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者による右旋回操作に応じ、或いは、操作者による右旋回操作とは無関係に、旋回機構2を右旋回させることができる。
In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DR in response to a right turning operation by the operator. In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DR, regardless of a right turning operation by the operator. In other words, the controller 30 can rotate the turning mechanism 2 to the right in response to a right turning operation by the operator or regardless of a right turning operation by the operator.
また、左走行レバー26DLは、左クローラ1CLを操作するために用いられる。具体的には、左走行レバー26DLは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁171のパイロットポートに作用させる。操作センサ29DLは、操作者による左走行レバー26DLに対する前後方向への操作の内容を電気的に検出し、検出した値を示す電流指令をコントローラ30に出力する。これにより、コントローラ30が電流指令に応じて動作する。
The left travel lever 26DL is used to operate the left crawler 1CL. Specifically, the left travel lever 26DL uses hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply pilot pressure to the pilot port of the control valve 171 according to the forward/rearward operation. The operation sensor 29DL electrically detects the forward/rearward operation of the left travel lever 26DL by the operator and outputs a current command indicating the detected value to the controller 30. This causes the controller 30 to operate according to the current command.
そして、コントローラ30は、上述した構成と同様に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、(図示しない)比例弁を介し、制御弁171の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、左クローラ1CLを前進させることができる。また、コントローラ30は、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、(図示しない)比例弁を介し、制御弁171の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、左クローラ1CLを後進させることができる。
The controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 171 via a proportional valve (not shown) in the same manner as in the configuration described above. In other words, the left crawler 1CL can be moved forward. The controller 30 can also supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 171 via a proportional valve (not shown). In other words, the left crawler 1CL can be moved backward.
また、右走行レバー26DRは、右クローラ1CRを操作するために用いられる。具体的には、右走行レバー26DRは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁172のパイロットポートに作用させる。操作センサ29DRは、操作者による右走行レバー26DRに対する前後方向への操作の内容を電気的に検出し、検出した値を示す電流指令をコントローラ30に対して出力する。これにより、コントローラ30が電流指令に応じて動作する。
The right travel lever 26DR is used to operate the right crawler 1CR. Specifically, the right travel lever 26DR uses hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply pilot pressure to the pilot port of the control valve 172 according to the operation in the forward or backward direction. The operation sensor 29DR electrically detects the operation of the right travel lever 26DR in the forward or backward direction by the operator, and outputs a current command indicating the detected value to the controller 30. This causes the controller 30 to operate according to the current command.
そして、コントローラ30は、上述した構成と同様に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31を介し、制御弁172の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、右クローラ1CRを前進させることができる。また、コントローラ30は、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31を介し、制御弁172の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、右クローラ1CRを後進させることができる。
The controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 172 via the proportional valve 31, in the same manner as in the configuration described above. In other words, the right crawler 1CR can be moved forward. The controller 30 can also supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 172 via the proportional valve 31. In other words, the right crawler 1CR can be moved backward.
また、ショベル100は、バケットチルト機構を自動的に動作させる構成を備えていてもよい。この場合、バケットチルト機構を構成するバケットチルトシリンダに関する油圧システム部分は、ブームシリンダ7の操作に関する油圧システム部分等と同じように構成されてもよい。
The excavator 100 may also be configured to automatically operate the bucket tilt mechanism. In this case, the hydraulic system portion related to the bucket tilt cylinder that constitutes the bucket tilt mechanism may be configured in the same manner as the hydraulic system portion related to the operation of the boom cylinder 7, etc.
また、操作装置26の形態として電気式操作レバーに関する説明を記載したが、電気式操作レバーではなく油圧式操作レバーが採用されてもよい。この場合、油圧式操作レバーのレバー操作量は、圧力センサによって圧力の形で検出されてコントローラ30へ入力されてもよい。また、油圧式操作レバーとしての操作装置26と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置されてもよい。電磁弁は、コントローラ30からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、油圧式操作レバーとしての操作装置26を用いた手動操作が行われると、操作装置26は、レバー操作量に応じてパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。また、各制御弁は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーのレバー操作量に対応するコントローラ30からの電気信号に応じて動作する。
Although the description has been given of an electric control lever as the form of the operating device 26, a hydraulic operating lever may be used instead of an electric operating lever. In this case, the lever operation amount of the hydraulic operating lever may be detected in the form of pressure by a pressure sensor and input to the controller 30. In addition, a solenoid valve may be disposed between the operating device 26 as a hydraulic operating lever and the pilot port of each control valve. The solenoid valve is configured to operate in response to an electric signal from the controller 30. With this configuration, when manual operation is performed using the operating device 26 as a hydraulic operating lever, the operating device 26 can move each control valve by increasing or decreasing the pilot pressure in response to the lever operation amount. In addition, each control valve may be configured as an electromagnetic spool valve. In this case, the electromagnetic spool valve operates in response to an electric signal from the controller 30 corresponding to the lever operation amount of the electric operating lever.
[ショベルの積載物重量検出機能に関する構成の詳細]
次に、図5を参照して、本実施形態に係るショベル100の積載物(例えば土砂)の重量検出機能に関する構成について説明する。図5は、本実施形態に係るショベル100のうちの重量検出機能に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。
[Configuration details for excavator load weight detection function]
Next, a configuration related to a function for detecting the weight of a load (e.g., earth and sand) of the shovel 100 according to this embodiment will be described with reference to Fig. 5. Fig. 5 is a diagram illustrating an example of a configuration part related to the weight detection function of the shovel 100 according to this embodiment.
図3で前述したように、コントローラ30は、バケット6で掘削した土砂等の積載物の重量を検出する機能に関する機能部として、重量処理部60を含む。
As described above in FIG. 3, the controller 30 includes a weight processing unit 60 as a functional unit related to the function of detecting the weight of the load, such as soil and sand, excavated by the bucket 6.
重量処理部60は、積載物重量算出部61と、重量判断部62と、最大積載量検出部63と、加算積載量算出部64と、残積載量算出部65と、積載物重心算出部66と、を有する。
The weight processing unit 60 has a load weight calculation unit 61, a weight determination unit 62, a maximum load detection unit 63, an added load calculation unit 64, a remaining load calculation unit 65, and a load center of gravity calculation unit 66.
ここで、本実施形態に係るショベル100によるダンプトラックへの土砂(積載物)の積み込み作業の動作の一例について説明する。
Here, we will explain an example of the operation of loading soil (cargo) onto a dump truck using the excavator 100 according to this embodiment.
まず、ショベル100は、掘削位置において、アタッチメントを制御してバケット6により土砂を掘削する(掘削動作)。次に、ショベル100は、ブーム4の上げ動作を行う。ショベル100は、ブーム4の上げ動作と共に、積載物重量算出部61によるバケット6内の土砂(積載物)の重量の算出を行う。
First, the shovel 100 controls the attachment at the excavation position to excavate soil and sand with the bucket 6 (excavation operation). Next, the shovel 100 performs an operation to raise the boom 4. In addition to the operation to raise the boom 4, the shovel 100 calculates the weight of the soil and sand (load) in the bucket 6 using the load weight calculation unit 61.
次に、ショベル100は、上部旋回体3を旋回させ、バケット6を掘削位置から放出位置へと移動する(旋回動作)。放出位置の下方には、ダンプトラックの荷台が配置されている。次に、ショベル100は、放出位置において、アタッチメントを制御してバケット6内の積載物(土砂)を放出することにより、バケット6内の積載物をダンプトラックの荷台へと積み込む(放出動作)。
Next, the shovel 100 rotates the upper rotating body 3 to move the bucket 6 from the excavation position to the discharge position (swing operation). Below the discharge position, the bed of the dump truck is located. Next, at the discharge position, the shovel 100 controls the attachment to discharge the load (soil and sand) in the bucket 6, thereby loading the load in the bucket 6 onto the bed of the dump truck (discharge operation).
本実施形態に係るショベル100では、バケット6内の土砂(積載物の一例)を放出する前に算出された、積載物重量算出部61によるバケット6内の土砂(積載物の一例)の重量に基づいて、バケット6内の土砂がこぼれ落ちたか否かを判定する。そして、こぼれ落ちたと判定された場合には、操作者への通知等の処理を行う。
In the excavator 100 according to this embodiment, it is determined whether the soil in the bucket 6 has spilled out based on the weight of the soil (an example of a load) in the bucket 6 calculated by the load weight calculation unit 61 before the soil in the bucket 6 (an example of a load) is released. If it is determined that the soil has spilled out, a process such as a notification to the operator is performed.
次に、ショベル100は、上部旋回体3を旋回させ、バケット6を放出位置から掘削位置へと移動する(旋回動作)。これらの動作を繰り返すことにより、ショベル100は、掘削した土砂(積載物の一例)をダンプトラックの荷台へと積み込む。
Next, the excavator 100 rotates the upper rotating body 3 and moves the bucket 6 from the discharge position to the excavation position (rotation operation). By repeating these operations, the excavator 100 loads the excavated soil (an example of a load) onto the bed of the dump truck.
積載物重量算出部61は、バケット6内の積載物(例えば土砂)の重量を算出する。本実施形態に係る積載物重量算出部61は、ブームシリンダ7の推力に基づいて、積載物(例えば土砂)の重量を算出する。
The load weight calculation unit 61 calculates the weight of the load (e.g., soil) in the bucket 6. The load weight calculation unit 61 in this embodiment calculates the weight of the load (e.g., soil) based on the thrust of the boom cylinder 7.
本実施形態に係る積載物重量算出部61は、バケット6に積載物(例えば、土砂)が積載された後、積載物の重量の算出を常時行っている。このため、算出された積載物の重量のうち、実際の積載物の重量として採用するための条件を設定する必要がある。そこで、本実施形態においては、積載物重量算出部61によって異なる位置で2回計測された積載物の重量のうち、いずれか一方を採用する。
The load weight calculation unit 61 according to this embodiment constantly calculates the weight of the load (e.g., soil and sand) after the load is loaded onto the bucket 6. For this reason, it is necessary to set conditions for adopting the calculated load weight as the actual load weight. Therefore, in this embodiment, one of the load weights measured twice at different positions by the load weight calculation unit 61 is adopted.
具体的には、重量判断部62は、バケット6(作業具の一例)によって積載物が搬送されている間に、積載物重量算出部61によって異なる位置で2回計測された積載物の重量の差が、判定閾値(所定値の一例)以上か否かを判定する。判定閾値は、積載物の一部がこぼれ落ちたか否かを判定するための基準として定められた値であって、積載物の重量など実施態様に応じて定められる値である。
Specifically, while the load is being transported by the bucket 6 (an example of a work tool), the weight determination unit 62 determines whether the difference in the weight of the load measured twice at different positions by the load weight calculation unit 61 is equal to or greater than a determination threshold (an example of a predetermined value). The determination threshold is a value determined as a standard for determining whether part of the load has fallen off, and is a value determined according to the embodiment, such as the weight of the load.
つまり、本実施形態は、重量判断部62が、2回計測された積載物の重量の差が、判定閾値以上か否かを判定することで、バケット6による搬送中に、積載物の一部がこぼれ落ちたか否かを判定している。
In other words, in this embodiment, the weight determination unit 62 determines whether the difference between the weights of the load measured twice is equal to or greater than the determination threshold, thereby determining whether part of the load has fallen off during transport by the bucket 6.
そして、重量判断部62は、2回計測された重量の差が判定閾値以上であると判定した場合、2回計測された重量のうち後の方を計測値として採用する。また、重量判断部62は、重量の差が判定閾値より小さいと判定した場合、2回計測された重量のうち前の方を計測値として採用する。
If the weight determination unit 62 determines that the difference between the two weight measurements is equal to or greater than the judgment threshold, it uses the later of the two weight measurements as the measured value. If the weight determination unit 62 determines that the difference between the weights is smaller than the judgment threshold, it uses the earlier of the two weight measurements as the measured value.
つまり、2回計測された積載物の重量のうち前の方とは、バケット6が予め定められた第1の位置に来た時に、当該第1の位置で取得したブームシリンダ7の推力に基づいて、積載物重量算出部61により算出された積載物の重量である。第1の位置とは、ブームシリンダ7の推力に含まれるノイズが少ないと推測される位置であって、例えば、ブーム4の上げ動作中のバケット6の予め設定された高さに来た位置である。
In other words, the earlier of the two measured weights of the load is the weight of the load calculated by the load weight calculation unit 61 based on the thrust of the boom cylinder 7 acquired at a predetermined first position when the bucket 6 reaches the first position. The first position is a position where the thrust of the boom cylinder 7 is estimated to contain less noise, for example, a position where the bucket 6 reaches a preset height during the raising operation of the boom 4.
2回計測された積載物の重量のうち後の方とは、バケット6が予め定められた第2の位置に来た時に、当該第2の位置で取得したブームシリンダ7の推力に基づいて、積載物重量算出部61により算出された積載物の重量である。第2の位置とは、バケット6の移動中にバケット6から積載物の一部がこぼれたか否かを判定するための位置であって、例えば、旋回動作が終了した後でバケット6の下方が、ダンプトラックの荷台の内側となる位置である。
The latter of the two measured weights of the load is the weight of the load calculated by the load weight calculation unit 61 based on the thrust of the boom cylinder 7 obtained at the second position when the bucket 6 reaches the predetermined second position. The second position is a position for determining whether or not part of the load has spilled out of the bucket 6 while the bucket 6 is moving, and is, for example, a position where the bottom of the bucket 6 is inside the bed of the dump truck after the swing operation is completed.
なお、重量判断部62による具体的な判定については後述する。
The specific determination made by the weight determination unit 62 will be described later.
最大積載量検出部63は、土砂を積載する対象のダンプトラックの最大積載量を検出する。例えば、最大積載量検出部63は、撮像装置S6で撮像された画像に基づいて、土砂を積載する対象のダンプトラックを特定する。次に、最大積載量検出部63は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を検出する。例えば、最大積載量検出部63は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの車種(サイズ等)を判定する。最大積載量検出部63は、車種と最大積載量とを対応付けしたテーブルを有しており、画像から判定した車種及びテーブルに基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求める。なお、入力装置42によってダンプトラックの最大積載量、車種等が入力され、最大積載量検出部63は、入力装置42の入力情報に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求めてもよい。
The maximum load detection unit 63 detects the maximum load of the dump truck to be loaded with soil and sand. For example, the maximum load detection unit 63 identifies the dump truck to be loaded with soil and sand based on the image captured by the imaging device S6. Next, the maximum load detection unit 63 detects the maximum load of the dump truck based on the image of the identified dump truck. For example, the maximum load detection unit 63 determines the vehicle type (size, etc.) of the dump truck based on the image of the identified dump truck. The maximum load detection unit 63 has a table that associates vehicle types with maximum loads, and determines the maximum load of the dump truck based on the vehicle type and table determined from the image. Note that the maximum load, vehicle type, etc. of the dump truck may be input by the input device 42, and the maximum load detection unit 63 may determine the maximum load of the dump truck based on the input information of the input device 42.
加算積載量算出部64は、ダンプトラックに積載された積載物の重量を算出する。即ち、バケット6内の土砂がダンプトラックの荷台に放出されるごとに、加算積載量算出部64は、積載物重量算出部61で算出されたバケット6内の積載物の重量を加算して、ダンプトラックの荷台に積載された積載物の重量の合計である加算積載量(合計重量)を算出する。なお、土砂を積載する対象のダンプトラックが新しいダンプトラックとなった場合には、加算積載量はリセットされる。
The additional load calculation unit 64 calculates the weight of the load loaded on the dump truck. That is, each time the soil in the bucket 6 is discharged onto the bed of the dump truck, the additional load calculation unit 64 adds the weight of the load in the bucket 6 calculated by the load weight calculation unit 61 to calculate the additional load (total weight), which is the sum of the weights of the loads loaded onto the bed of the dump truck. Note that if the dump truck to which the soil is to be loaded becomes a new dump truck, the additional load is reset.
残積載量算出部65は、最大積載量検出部63で検出したダンプトラックの最大積載量と、加算積載量算出部64で算出した現在の加算積載量との差を残積載量として算出する。残積載量とは、ダンプトラックに積載可能な土砂の残りの重量である。
The remaining load calculation unit 65 calculates the remaining load as the difference between the maximum load of the dump truck detected by the maximum load detection unit 63 and the current added load calculated by the added load calculation unit 64. The remaining load is the remaining weight of soil that can be loaded onto the dump truck.
積載物重心算出部66は、バケット6内の積載物(例えば土砂)の重心を算出する。例えば、積載物重心算出部66は、バケット6の爪先位置と積載物の重心との位置関係を既知のものとして、ブーム角度センサS1と、アーム角度センサS2と、バケット角度センサS3等の値に基づいて、積載物の重心を算出してもよい。なお、算出方法はこれに限られるものではなく、種々の方法を用いることができる。
The load center of gravity calculation unit 66 calculates the center of gravity of the load (e.g., soil and sand) in the bucket 6. For example, the load center of gravity calculation unit 66 may calculate the center of gravity of the load based on the values of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the bucket angle sensor S3, etc., assuming that the positional relationship between the tip of the bucket 6 and the center of gravity of the load is known. Note that the calculation method is not limited to this, and various methods can be used.
本実施形態に係る情報伝達部53は、積載物重量算出部61で算出されたバケット6内の積載物の重量、最大積載量検出部63で検出されたダンプトラックの最大積載量、加算積載量算出部64で算出されたダンプトラックの加算積載量(荷台に積載された積載物の重量の合計)、及び残積載量算出部65で算出されたダンプトラックの残積載量(積載可能な土砂の残りの重量)のうちいずれか一つ以上を、表示装置40に表示してもよい。
The information transmission unit 53 in this embodiment may display on the display device 40 one or more of the weight of the load in the bucket 6 calculated by the load weight calculation unit 61, the maximum load of the dump truck detected by the maximum load detection unit 63, the added load of the dump truck (the total weight of the load loaded on the bed) calculated by the added load calculation unit 64, and the remaining load of the dump truck (the remaining weight of the soil that can be loaded) calculated by the remaining load calculation unit 65.
なお、加算積載量が最大積載量を超えた場合、情報伝達部53が、表示装置40に警告を表示してもよい。また、算出されたバケット6内の積載物の重量が残積載量を超える場合、情報伝達部53が、表示装置40に警告の表示をしてもよい。
If the added load capacity exceeds the maximum load capacity, the information transmission unit 53 may display a warning on the display device 40. If the calculated weight of the load in the bucket 6 exceeds the remaining load capacity, the information transmission unit 53 may display a warning on the display device 40.
[積載物重量算出部61における積載物の重量算出方法]
次に、図5を参照しつつ、図6を用いて、本実施形態に係るショベル100の積載物重量算出部61におけるバケット6内の土砂(積載物)の重量を算出する方法について説明する。
[Load Weight Calculation Method in Load Weight Calculation Unit 61]
Next, a method for calculating the weight of soil and sand (load) in the bucket 6 in the load weight calculation unit 61 of the shovel 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 5 and FIG. 6 .
図6は、ショベル100のアタッチメントにおける積載物の重量の算出に関するパラメータを説明する模式図である。図6(a)はショベル100を示し、図6(b)はバケット6付近を示す。なお、以下の説明において、後述するピンP1とバケット重心G3及び積載物の重心Gsが水平線L1上に配置されているものとして説明する。
Figure 6 is a schematic diagram explaining parameters related to calculation of the weight of a load on an attachment of a shovel 100. Figure 6(a) shows the shovel 100, and Figure 6(b) shows the vicinity of the bucket 6. In the following explanation, it is assumed that a pin P1, the bucket center of gravity G3, and the center of gravity Gs of the load, which will be described later, are located on a horizontal line L1.
本実施形態に係るショベル100の構成である、上部旋回体3とブーム4とをピンP1が連結する。上部旋回体3とブームシリンダ7とをピンP2が連結する。ブーム4とブームシリンダ7とをピンP3が連結する。ブーム4とアームシリンダ8とをピンP4が連結する。アーム5とアームシリンダ8とをピンP5が連結する。ブーム4とアーム5とをピンP6が連結する。アーム5とバケット6とをピンP7が連結する。
In the configuration of the excavator 100 according to this embodiment, a pin P1 connects the upper rotating body 3 and the boom 4. A pin P2 connects the upper rotating body 3 and the boom cylinder 7. A pin P3 connects the boom 4 and the boom cylinder 7. A pin P4 connects the boom 4 and the arm cylinder 8. A pin P5 connects the arm 5 and the arm cylinder 8. A pin P6 connects the boom 4 and the arm 5. A pin P7 connects the arm 5 and the bucket 6.
ピンP7は、バケット6を回転させる回転機構として機能する。
Pin P7 functions as a rotation mechanism that rotates bucket 6.
図6(a)には、ブーム4の重心G1と、アーム5の重心G2と、バケット6の重心G3と、バケット6に積み込まれた搬送物の重心GSと、を示している。図6(b)に示された基準線L2は、ピンP7を通りバケット6の開口面と平行な線とする。
Figure 6(a) shows the center of gravity G1 of the boom 4, the center of gravity G2 of the arm 5, the center of gravity G3 of the bucket 6, and the center of gravity GS of the object loaded into the bucket 6. The reference line L2 shown in Figure 6(b) is a line that passes through the pin P7 and is parallel to the opening surface of the bucket 6.
また、ピンP1とブーム4の重心G1との間を距離D1とする。ピンP1とアーム5の重心G2との間を距離D2とする。ピンP1とバケット6の重心G3との間を距離D3とする。ピンP1と搬送物の重心GSとの間を距離Dsとする。ピンP2とピンP3を結ぶ直線と、ピンP1との距離をDcとする。また、ブームシリンダ7のシリンダ圧の検出値をFbとする。また、ブーム重量のうち、ピンP1とブーム重心G1を結ぶ直線に対して垂直方向の垂直成分をW1aとする。アーム重量のうち、ピンP1とアーム重心G2を結ぶ直線に対して垂直方向の垂直成分をW2aとする。バケット6の重量をW3とし、バケット6に積載された積載物(例えば、土砂)の重量をWsとする。
The distance between pin P1 and the center of gravity G1 of the boom 4 is D1. The distance between pin P1 and the center of gravity G2 of the arm 5 is D2. The distance between pin P1 and the center of gravity G3 of the bucket 6 is D3. The distance between pin P1 and the center of gravity GS of the transported object is Ds. The distance between pin P1 and the line connecting pins P2 and P3 and pin P1 is Dc. The detected cylinder pressure value of the boom cylinder 7 is Fb. The vertical component of the boom weight perpendicular to the line connecting pin P1 and the boom center of gravity G1 is W1a. The vertical component of the arm weight perpendicular to the line connecting pin P1 and the arm center of gravity G2 is W2a. The weight of the bucket 6 is W3, and the weight of the load (e.g., soil and sand) loaded on the bucket 6 is Ws.
図6(a)に示すように、ピンP7の位置は、ブーム角度及びアーム角度により算出される。即ち、ピンP7の位置は、ブーム角度センサS1及びアーム角度センサS2の検出値に基づいて算出することができる。
As shown in FIG. 6(a), the position of pin P7 is calculated from the boom angle and the arm angle. That is, the position of pin P7 can be calculated based on the detection values of the boom angle sensor S1 and the arm angle sensor S2.
また、図6(b)に示すように、ピンP7とバケット重心G3との位置関係(バケット6の基準線L2と、ピンP7とバケット重心G3を結ぶ直線との間は角度θ4と示す。ピンP7とバケット重心G3との間は距離D4と示す。)は、規定値である。また、ピンP7と積載物の重心Gsとの位置関係(バケット6の基準線L2と、ピンP7と積載物の重心Gsを結ぶ直線との間は角度θ5と示す。ピンP7と積載物の重心Gsとの間は距離D5と示す。)は、例えば、実験的に予め求めてコントローラ30に記憶させておく。即ち、バケット角度センサS3に基づいて、積載物の重心Gsとバケット重心G3を推定できる。
As shown in FIG. 6B, the positional relationship between the pin P7 and the bucket center of gravity G3 (the angle between the reference line L2 of the bucket 6 and the line connecting the pin P7 and the bucket center of gravity G3 is indicated as θ4, and the distance between the pin P7 and the bucket center of gravity G3 is indicated as D4) is a specified value. The positional relationship between the pin P7 and the center of gravity Gs of the load (the angle between the reference line L2 of the bucket 6 and the line connecting the pin P7 and the center of gravity Gs of the load is indicated as θ5, and the distance between the pin P7 and the center of gravity Gs of the load is indicated as D5) is determined in advance, for example, experimentally and stored in the controller 30. That is, the center of gravity Gs of the load and the bucket center of gravity G3 can be estimated based on the bucket angle sensor S3.
即ち、積載物重心算出部66は、ブーム角度センサS1、アーム角度センサS2及びバケット角度センサS3の検出値に基づいて、積載物の重心Gsを推定できる。
That is, the load center of gravity calculation unit 66 can estimate the center of gravity Gs of the load based on the detection values of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3.
次に、ピンP1回りの各モーメントとブームシリンダ7との釣り合いの式は、以下の式(1)で表すことができる。
Next, the equation for the balance between each moment around pin P1 and boom cylinder 7 can be expressed by the following equation (1).
WsDs+W1aD1+W2aD2+W3D3=FbDc ……(1)
WsDs+W1aD1+W2aD2+W3D3=FbDc...(1)
式(1)を積載物の重量Wsについて展開すると、以下の式(2)で表すことができる。
When equation (1) is expanded for the weight Ws of the load, it can be expressed as the following equation (2).
Ws=(FbDc-(W1aD1+W2aD2+W3D3))/Ds ……(2)
Ws=(FbDc-(W1aD1+W2aD2+W3D3))/Ds...(2)
ここで、ブームシリンダ7のシリンダ圧の検出値Fbは、ブームロッド圧センサS7R、ブームボトム圧センサS7Bにより算出される。距離Dc、垂直成分の重量W1aは、ブーム角度センサS1により算出される。垂直成分の重量W2a、距離D2は、ブーム角度センサS1及びアーム角度センサS2により算出される。距離D1、重量W3は既知の値である。また、積載物の重心Gsとバケット重心G3を推定したことにより、距離Ds、距離D3も推定される。
Here, the detected cylinder pressure value Fb of the boom cylinder 7 is calculated by the boom rod pressure sensor S7R and the boom bottom pressure sensor S7B. The distance Dc and the weight of the vertical component W1a are calculated by the boom angle sensor S1. The weight of the vertical component W2a and the distance D2 are calculated by the boom angle sensor S1 and the arm angle sensor S2. The distance D1 and the weight W3 are known values. In addition, the distance Ds and the distance D3 are also estimated by estimating the center of gravity Gs of the load and the center of gravity G3 of the bucket.
よって、積載物の重量Wsは、ブームシリンダ7のシリンダ圧の検出値(ブームロッド圧センサS7R、ブームボトム圧センサS7Bの検出値)、ブーム角度(ブーム角度センサS1の検出値)及びアーム角度(アーム角度センサS2の検出値)に基づいて算出できる。これにより、積載物重量算出部61は、積載物重心算出部66で推定した積載物の重心Gsに基づいて積載物の重量Wsを算出する。
The weight Ws of the load can therefore be calculated based on the detected cylinder pressure of the boom cylinder 7 (detected values of the boom rod pressure sensor S7R and the boom bottom pressure sensor S7B), the boom angle (detected value of the boom angle sensor S1), and the arm angle (detected value of the arm angle sensor S2). As a result, the load weight calculation unit 61 calculates the weight Ws of the load based on the center of gravity Gs of the load estimated by the load center of gravity calculation unit 66.
なお、ショベル100が規定動作時であるか否かは、バケットシリンダ9のパイロットの検出値に基づいて、アタッチメントの姿勢を推定し、判定することができる。
Whether the excavator 100 is in normal operation can be determined by estimating the attachment posture based on the detection value of the pilot of the bucket cylinder 9.
なお、規定動作時におけるバケット6の姿勢は水平であるものとみなして、積載物の重心を推定し、積載物の重量を算出するものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、前方を撮像するカメラS6Fでバケット6を撮像し、その画像に基づいて、バケット6の姿勢を推定してもよい。また、カメラS6Fでバケット6を撮像し、その画像に基づいて、バケット6の姿勢が水平であると判定した場合に積載物の重心の推定、積載物の重量の算出を行ってもよい。
In the above description, the attitude of the bucket 6 during the specified operation is assumed to be horizontal, the center of gravity of the load is estimated, and the weight of the load is calculated, but this is not limited to the above. For example, the bucket 6 may be imaged by a camera S6F that images the front, and the attitude of the bucket 6 may be estimated based on the image. Also, the bucket 6 may be imaged by a camera S6F, and if it is determined that the attitude of the bucket 6 is horizontal based on the image, the center of gravity of the load may be estimated and the weight of the load may be calculated.
次に、バケット6による積み込み作業時に行う積載物の重量の算出タイミングについて説明する。図7は、ダンプトラックDTに積載物を積み込むまでのバケット6の移動軌跡を示した図である。図7では、説明を容易にするために、バケット6を除いたショベル100を省略している。図7に示される点線は、バケット6が移動した軌跡を示している。
Next, the timing of calculation of the weight of the load performed during loading operation with the bucket 6 will be described. FIG. 7 is a diagram showing the movement trajectory of the bucket 6 until the load is loaded onto the dump truck DT. For ease of explanation, the excavator 100, excluding the bucket 6, is omitted from FIG. 7. The dotted line shown in FIG. 7 indicates the trajectory of the movement of the bucket 6.
図7に示されるダンプトラックDTの最大積載量は、最大積載量検出部63によって、すでに検出されている。
The maximum load capacity of the dump truck DT shown in FIG. 7 has already been detected by the maximum load capacity detection unit 63.
図7で示される例では、位置PT1は、ショベル100の掘削動作が完了し、バケット6に積載物が積載された位置である。そして、ショベル100による掘削動作が終了した後に、積載物重量算出部61が、バケット6内の積載物(例えば土砂)の重量の算出を開始する。積載物重量算出部61は、ブームシリンダ7のシリンダ圧の検出値に基づいて積載物の重量を算出する。
In the example shown in FIG. 7, position PT1 is the position where the excavation operation of the shovel 100 is completed and a load is loaded into the bucket 6. After the excavation operation by the shovel 100 is completed, the load weight calculation unit 61 starts calculating the weight of the load (e.g., soil) in the bucket 6. The load weight calculation unit 61 calculates the weight of the load based on the detection value of the cylinder pressure of the boom cylinder 7.
位置PT2は、実際の積載物の重量として採用する候補となる、ショベル100の位置である。位置PT2は、位置PT1から高さHaの位置である。図7に示されるように、バケット6の高さ(Z軸方向の長さ)が、位置PT1から所定の高さ値Ha以上となったタイミングで計測された積載物の重量を、実際の積載物の重量の候補(以下、第1検出値とも称す)とする。
Position PT2 is a position of the excavator 100 that is a candidate for the weight of the actual load. Position PT2 is at a height Ha from position PT1. As shown in FIG. 7, the weight of the load measured when the height (length in the Z-axis direction) of the bucket 6 becomes equal to or greater than a predetermined height value Ha from position PT1 is used as a candidate for the weight of the actual load (hereinafter also referred to as the first detection value).
つまり、本実施形態に係る積載物重量算出部61は、ブームシリンダ7の推力に基づいて、常に積載物(例えば土砂)の重量を算出している。しかしながら、上部旋回体3の旋回動作時には、旋回遠心力及び慣性力が加わるため、算出される積載物(例えば土砂)の重量に誤差が生じやすい。
In other words, the load weight calculation unit 61 according to this embodiment always calculates the weight of the load (e.g., soil) based on the thrust of the boom cylinder 7. However, when the upper rotating body 3 rotates, a rotation centrifugal force and an inertial force are applied, which can easily cause an error in the calculated weight of the load (e.g., soil).
そこで、本実施形態に係る積載物重量算出部61は、予め誤差が生じにくい(ノイズが含まれにくい)重量を算出するためのバケット6の高さ(例えば、所定の高さHa)を設定し、当該所定の高さHaの位置(例えば位置PT2)にバケット6が来た時点で算出された積載物(例えば土砂)の重量を、実際の積載物の重量の候補(第1検出値)として採用する。
The load weight calculation unit 61 in this embodiment therefore sets a height of the bucket 6 (e.g., a predetermined height Ha) for calculating a weight that is less likely to produce errors (less likely to include noise) in advance, and uses the weight of the load (e.g., soil) calculated when the bucket 6 reaches the position of the predetermined height Ha (e.g., position PT2) as a candidate for the actual weight of the load (first detection value).
本実施形態では、ショベル100の操作者は、操作装置26を用いて複合操作を行う。図7で示される例では、操作者は、ブーム4の上げ操作及び右旋回操作を含む複合操作を行う。当該操作に対応するコントローラ30からの制御信号で、バケット6が+Z方向の及び―X方向に移動する。
In this embodiment, the operator of the shovel 100 performs a combined operation using the operating device 26. In the example shown in FIG. 7, the operator performs a combined operation including a boom 4 raising operation and a right turning operation. The bucket 6 moves in the +Z direction and the −X direction in response to a control signal from the controller 30 corresponding to the operation.
ブーム4の上げ動作は、ダンプトラックDTの荷台に積載物を積み込むための高さHd以上になるまで行われる。操作者は、基本的には、土砂等がバケット6からこぼれ落ちないようにこの複合操作を実行する。
The boom 4 is raised until it reaches a height Hd or higher, which is the height required to load the cargo onto the bed of the dump truck DT. The operator basically performs this combined operation so that soil and sand do not spill out of the bucket 6.
図7に示される例では、2回計測として、ブーム4の上げ動作を行っている間に、積載物の重量について第1の計測を行い、ブーム4の上げ動作の後であり且つ上部旋回体3の旋回動作が開始した後に、積載物の重量について第2の計測を行う。
In the example shown in FIG. 7, two measurements are taken: a first measurement of the weight of the load is taken while the boom 4 is being raised, and a second measurement of the weight of the load is taken after the boom 4 is raised and the upper rotating body 3 has started to rotate.
つまり、積載物重量算出部61が、第1の計測として、位置PT2で積載物の重量を算出した後、バケット6の移動中で、ダンプトラックDTに積み込むまでの間に、バケット6から積載物の一部がこぼれ落ちる可能性がある。
In other words, after the load weight calculation unit 61 calculates the weight of the load at position PT2 as the first measurement, there is a possibility that part of the load will fall out of the bucket 6 while the bucket 6 is moving and before it is loaded onto the dump truck DT.
図7で示される例において、位置PT3は、バケット6から積載物の一部SF1がこぼれ落ちた位置を示している。積載物の一部SF1がこぼれ落ちた場合には、位置PT2で計測された積載物の重量と、実際にダンプトラックDTに積み込まれる積載物の重量と、の間にずれが生じる。そこで、本実施形態に係るに重量判断部62が、積載物がこぼれ落ちたか否かを判定する。
In the example shown in FIG. 7, position PT3 indicates the position where part of the load SF1 has spilled out of the bucket 6. If part of the load SF1 has spilled out, a discrepancy occurs between the weight of the load measured at position PT2 and the weight of the load that is actually loaded onto the dump truck DT. Therefore, in this embodiment, the weight determination unit 62 determines whether the load has spilled out.
そのため、積載物重量算出部61は、第2の計測として、位置PT4で積載物の重量を算出する。
Therefore, the load weight calculation unit 61 calculates the weight of the load at position PT4 as the second measurement.
位置PT4は、積載物がこぼれたか否かを判定するために、積載物の重量を算出するバケット6の位置である。位置PT4は、ダンプトラックDTに積み込むために十分な高さであって、位置PT1から高さHd(ダンプトラックDTの高さ)以上の位置である。位置PT4は、ショベル100の上部旋回体3の旋回動作が規定時間以上行われた後の位置であって、例えば、バケット6がダンプトラックDTの荷台の内側となる。規定時間は、バケット6がダンプトラックDTの荷台の内側に来るために要する時間等に基づいて予め設定されている。
Position PT4 is the position of the bucket 6 where the weight of the load is calculated to determine whether the load has spilled. Position PT4 is at a sufficient height to load the dump truck DT, and is at least a height Hd (height of the dump truck DT) from position PT1. Position PT4 is the position after the upper rotating body 3 of the excavator 100 has been rotating for a specified time or more, and for example, the bucket 6 is inside the bed of the dump truck DT. The specified time is set in advance based on the time required for the bucket 6 to come inside the bed of the dump truck DT, etc.
重量判断部62は、位置PT2で算出された積載物の重量と、位置PT4で算出された積載物の重量と、の差が判定閾値(所定値の一例)以上か否かを判定する。
The weight determination unit 62 determines whether the difference between the weight of the load calculated at position PT2 and the weight of the load calculated at position PT4 is equal to or greater than a determination threshold (an example of a predetermined value).
そして、重量判断部62は、重量の差が判定閾値以上であると判定した場合、位置PT4で算出された第2検出値(2回計測された重量のうち後の方)を、積載物の実際の重量の計測値として採用する。一方、重量判断部62は、重量の差が判定閾値より小さいと判定した場合、位置PT2で算出された第1検出値(2回計測された重量のうち前の方)を、積載物の実際の重量の計測値として採用する。
If the weight determination unit 62 determines that the weight difference is equal to or greater than the judgment threshold, it uses the second detection value calculated at position PT4 (the later of the two weight measurements) as the measurement of the actual weight of the load. On the other hand, if the weight determination unit 62 determines that the weight difference is smaller than the judgment threshold, it uses the first detection value calculated at position PT2 (the earlier of the two weight measurements) as the measurement of the actual weight of the load.
つまり、重量判断部62は、重量の差が判定閾値より小さいと判定した場合、積載物はこぼれ落ちなかったものとして、ノイズの含まれにくい位置PT2で算出された重量(2回計測された重量のうち前の方)を、積載物の重量の計測値と採用する。また、重量判断部62は、重量の差が判定閾値以上と判定した場合、ノイズが含まれる可能性があるが、こぼれ落ちた後に算出された重量(2回計測された重量のうち前の方)を、積載物の重量の計測値と採用する。
In other words, if the weight determination unit 62 determines that the weight difference is less than the judgment threshold, it assumes that the load did not fall off and adopts the weight calculated at position PT2, which is less likely to contain noise (the earlier of the two weight measurements), as the measured weight of the load.
In addition, if the weight determination unit 62 determines that the weight difference is greater than or equal to the judgment threshold, it adopts the weight calculated after the load fell off (the earlier of the two weight measurements), which may contain noise, as the measured weight of the load.
重量判断部62が、重量判断部62によって2回計測された重量の差が判定閾値以上であると判定した場合、情報伝達部53が、表示装置40に警告を表示してもよい。なお、情報伝達部53による警告の出力は、表示装置40に限られず、音声出力装置43による音声出力であってもよい。操作者は、当該警告に基づいて、積載物をダンプトラックDTへの排出動作を中止しして、再び積載物の積み込みから行ってもよいし、積載物をダンプトラックDTへの排出動作を継続してもよい。
When the weight determination unit 62 determines that the difference between the weights measured twice by the weight determination unit 62 is equal to or greater than the determination threshold, the information transmission unit 53 may display a warning on the display device 40. Note that the output of the warning by the information transmission unit 53 is not limited to the display device 40, and may be an audio output by the audio output device 43. Based on the warning, the operator may stop the operation of discharging the load onto the dump truck DT and start again from loading the load, or may continue the operation of discharging the load onto the dump truck DT.
操作者は、排出動作を行った場合、バケット6内の積載物は、バケット6内からバケット6外のダンプトラックDTの荷台へ落下させられる。
When the operator performs the discharge operation, the load in the bucket 6 is dropped from inside the bucket 6 onto the bed of the dump truck DT outside the bucket 6.
そして、加算積載量算出部64は、ダンプトラックに積載された積載物の重量を算出する。具体的には、加算積載量算出部64は、重量判断部62によって採用されたバケット6内の積載物の重量を加算して、ダンプトラックの荷台に積載された積載物の重量の合計である加算積載量(合計重量)を算出する。
Then, the additional load calculation unit 64 calculates the weight of the load loaded on the dump truck. Specifically, the additional load calculation unit 64 adds the weight of the load in the bucket 6 adopted by the weight determination unit 62 to calculate the additional load (total weight), which is the sum of the weights of the loads loaded on the bed of the dump truck.
残積載量算出部65は、最大積載量検出部63で検出したダンプトラックの最大積載量と、加算積載量算出部64で算出した現在の加算積載量との差を残積載量として算出する。
The remaining load calculation unit 65 calculates the remaining load as the difference between the maximum load of the dump truck detected by the maximum load detection unit 63 and the current added load calculated by the added load calculation unit 64.
このように、バケット6がダンプトラックDTの荷台の真上にあることを条件に、積載物がバケット6から排出される毎に、ダンプトラックDTの荷台に積載された積載物の重量の合計である積載量(合計重量)は更新される。
In this way, provided that the bucket 6 is directly above the bed of the dump truck DT, the load amount (total weight), which is the sum of the weights of the loads loaded on the bed of the dump truck DT, is updated each time the load is discharged from the bucket 6.
図8は、本実施形態に係るショベル100による積載物をダンプトラックDTに積み込むまでの処理手順を示したフローチャートである。図8に示される例では、ショベル100による掘削動作が完了し、バケット6への積載物の積載が完了した後の処理を示している。
Figure 8 is a flowchart showing the processing procedure up to loading a load by the shovel 100 into the dump truck DT according to this embodiment. The example shown in Figure 8 shows the processing after the excavation operation by the shovel 100 is completed and the load of the load into the bucket 6 is completed.
まず、積載物重量算出部61は、掘削動作が完了した後、バケット6に積載されている積載物の重量の算出(計測)を開始する(S801)。上述したように、積載物の重量の算出は、ブームシリンダ7のシリンダ圧の検出値(ブームロッド圧センサS7R、ブームボトム圧センサS7Bの検出値)、ブーム角度(ブーム角度センサS1の検出値)及びアーム角度(アーム角度センサS2の検出値)に基づいて行われる。
First, after the excavation operation is completed, the load weight calculation unit 61 starts calculating (measuring) the weight of the load loaded on the bucket 6 (S801). As described above, the load weight is calculated based on the detection value of the cylinder pressure of the boom cylinder 7 (detection value of the boom rod pressure sensor S7R and the boom bottom pressure sensor S7B), the boom angle (detection value of the boom angle sensor S1), and the arm angle (detection value of the arm angle sensor S2).
そして、コントローラ30は、操作者からの操作に従って、ブーム4の上げ制御を開始する(S802)。そして、コントローラ30は、バケット6の高さが、所定の高さHa以上か否かを判定する(S803)。所定の高さHaより小さい場合(S803:No)、バケット6の高さが、所定の高さHaになるまで判定を繰り返す。
Then, the controller 30 starts control of raising the boom 4 in accordance with the operation from the operator (S802). The controller 30 then determines whether the height of the bucket 6 is equal to or greater than a predetermined height Ha (S803). If it is less than the predetermined height Ha (S803: No), the controller 30 repeats the determination until the height of the bucket 6 reaches the predetermined height Ha.
一方、コントローラ30は、バケット6の高さが、所定の高さHa以上と判定した場合(S803:Yes)、積載物重量算出部61は、現在算出された積載物の重量を、実際の重量として採用する候補である第1検出値(計測値の一例)として取得する(S804)。
On the other hand, if the controller 30 determines that the height of the bucket 6 is equal to or greater than the predetermined height Ha (S803: Yes), the load weight calculation unit 61 acquires the currently calculated weight of the load as a first detection value (an example of a measured value) that is a candidate for use as the actual weight (S804).
さらにコントローラ30は、上部旋回体3の旋回動作の制御を開始する(S805)。なお、旋回制御は、ブーム4の上げ制御と共に行う複合制御であってもよいし、それぞれ別の制御として行ってもよい。なお、ブーム4の上げ制御は、バケット6の高さが、ダンプトラックDTの荷台に積載物を積み込むための高さHd以上になるまで行われる。
The controller 30 then starts controlling the rotation operation of the upper rotating body 3 (S805). The rotation control may be combined with the raising control of the boom 4, or each may be controlled separately. The raising control of the boom 4 is performed until the height of the bucket 6 reaches or exceeds the height Hd required to load the load onto the bed of the dump truck DT.
コントローラ30は、上部旋回体3の旋回動作を行っている時間が、規定時間以上か否かを判定する(S806)。規定時間は、バケット6がダンプトラックDTの荷台に到達するために必要な時間等に基づいて定められる。そして、コントローラ30は、上部旋回体3の旋回動作を行っている時間が、規定時間以上でない場合(S806:No)、当該判定を繰り返し行う。
The controller 30 determines whether the time during which the upper rotating body 3 is rotating is equal to or longer than a specified time (S806). The specified time is determined based on the time required for the bucket 6 to reach the bed of the dump truck DT, etc. If the time during which the upper rotating body 3 is rotating is not equal to or longer than the specified time (S806: No), the controller 30 repeats this determination.
一方、コントローラ30が、上部旋回体3の旋回動作を行っている時間が、規定時間以上と判定した場合(S806:Yes)、積載物重量算出部61は、現在計測された積載物の重量を、実際の重量として採用する候補である第2検出値(計測値の一例)として取得する(S807)。
On the other hand, if the controller 30 determines that the time during which the upper rotating body 3 has been rotating is equal to or longer than the specified time (S806: Yes), the load weight calculation unit 61 acquires the currently measured weight of the load as a second detection value (an example of a measured value) that is a candidate for use as the actual weight (S807).
重量判断部62は、|第1検出値-第2検出値|<判定閾値を満たすか否かを判定する(S808)。重量判断部62が当該条件を満たす(積載物がこぼれ落ちてない)と判定した場合(S808:Yes)、重量判断部62は、第1検出値を、積載物の実際の重量として仮確定する(S809)。
The weight determination unit 62 determines whether or not |First detection value - Second detection value| < the determination threshold is satisfied (S808). If the weight determination unit 62 determines that this condition is satisfied (the load has not fallen off) (S808: Yes), the weight determination unit 62 provisionally determines the first detection value as the actual weight of the load (S809).
重量判断部62が、条件を満たしていない(積載物の一部がこぼれ落ちた)と判定した場合(S808:No)、情報伝達部53が、操作者がこぼれ落ちたことを認識できるよう、表示装置40に警告を表示する(S810)。そして、重量判断部62は、第2検出値を、積載物の実際の重量として仮確定する(S811)。さらに、コントローラ30は、今回の積載において、積載物の一部がこぼれ落ちたことが把握するための情報を、積載物の積載に関する履歴情報に書き込む。履歴情報は、ショベル100が行った動作を履歴として保存された情報であって、例えば、記憶装置47に格納されている。
If the weight determination unit 62 determines that the condition is not met (part of the load has fallen) (S808: No), the information transmission unit 53 displays a warning on the display device 40 so that the operator can recognize that the load has fallen (S810). Then, the weight determination unit 62 provisionally determines the second detection value as the actual weight of the load (S811). Furthermore, the controller 30 writes information for understanding that part of the load has fallen during this loading into the history information regarding the loading of the load. The history information is information that has been saved as a history of the operations performed by the excavator 100, and is stored, for example, in the storage device 47.
その後、コントローラ30は、操作者の操作によって、バケット6の積載物が、ダンプトラックDTの荷台に排出されたと判定した場合、重量判断部62が、仮確定していた積載物の重量を確定する(S812)。
After that, when the controller 30 determines that the load in the bucket 6 has been discharged onto the bed of the dump truck DT by the operator's operation, the weight determination unit 62 confirms the provisionally confirmed weight of the load (S812).
本実施形態に係る重量判断部62は、第1検出値又は第2検出値(計測値の一例)が採用された後、ダンプトラックDTの荷台に積載物を排出するというバケット6による動作によって、採用された第1検出値又は第2検出値(計測値の一例)を確定する。つまり、ダンプトラックDTの荷台に積載物を排出するというバケット6による動作が行われない限り、第1検出値又は第2検出値(計測値の一例)は確定されない。換言すれば、S812で重量を確定する前の、S809又はS811で仮確定された後、積載物を荷台への排出を行わない場合には、積載物の重量の仮確定をキャンセルできる。
After the first or second detection value (an example of a measured value) is adopted, the weight determination unit 62 according to this embodiment confirms the adopted first or second detection value (an example of a measured value) by the operation of the bucket 6 to discharge the load onto the bed of the dump truck DT. In other words, the first or second detection value (an example of a measured value) is not confirmed unless the operation of the bucket 6 to discharge the load onto the bed of the dump truck DT is performed. In other words, if the load is not discharged onto the bed after the weight is provisionally confirmed in S809 or S811 before the weight is confirmed in S812, the provisional confirmation of the weight of the load can be canceled.
そして、加算積載量算出部64が、ダンプトラックDTに積載された積載物の重量を積算する(S813)。さらに、残積載量算出部65は、ダンプトラックDTの最大積載量と、加算積載量算出部64で算出した現在の加算積載量との差を残積載量として算出する。
Then, the added load calculation unit 64 accumulates the weight of the load loaded on the dump truck DT (S813). Furthermore, the remaining load calculation unit 65 calculates the difference between the maximum load of the dump truck DT and the current added load calculated by the added load calculation unit 64 as the remaining load.
上述した処理手順でバケット6から積載物の一部がこぼれ落ちた場合を考慮して、ダンプトラックDTに積載された積載物の重量の積算が可能となる。
The above-mentioned processing procedure makes it possible to calculate the weight of the load on the dump truck DT, taking into account the case where part of the load falls out of the bucket 6.
図8に示す処理手順においては、積載物の一部がこぼれ落ちたと判定された場合に、履歴情報に書き込むと共に、警報(積載物の一部が落ちたことを示す情報の一例)を出力する例について説明した。しかしながら、積載物の一部がこぼれ落ちたと判定された場合に行う処理を、履歴情報に書き込むと共に、警報を出力する制御に、制限するものではない。
In the processing procedure shown in FIG. 8, an example has been described in which, when it is determined that part of the load has fallen, the information is written into the history information and an alarm (one example of information indicating that part of the load has fallen) is output. However, the processing performed when it is determined that part of the load has fallen is not limited to the control of writing the information into the history information and outputting an alarm.
変形例としては、重量判断部62によって積載物の一部がこぼれ落ちたと判定された場合に、当該積載物をダンプトラックDTの荷台に積み込むのを中止し、再びショベル100による掘削動作から行うことが考えられる。当該制御を行うために、コントローラ30は、自動でバケット6を掘削した位置まで戻す制御を行ってもよいし、操作者による操作に従ってバケット6を掘削した位置まで戻す制御を行ってもよい。
As a modified example, when the weight determination unit 62 determines that part of the load has fallen, the loading of the load onto the bed of the dump truck DT is stopped, and the excavation operation by the excavator 100 is resumed. To perform this control, the controller 30 may automatically control the bucket 6 to return to the excavated position, or may control the bucket 6 to return to the excavated position according to the operation by the operator.
本実施形態では、コントローラ30が上述した構成を備えることで、掘削動作が終了した時点から排出動作が開始する時点までの間にバケット6から土砂がこぼれ落ちたか否か等を認識できる。さらに、コントローラ30は、ダンプトラックDTに積載された積載物の量である積載量をより正確に算出できる。
In this embodiment, the controller 30 has the above-described configuration, and can therefore determine whether soil has spilled from the bucket 6 between the end of the excavation operation and the start of the discharge operation. Furthermore, the controller 30 can more accurately calculate the load, which is the amount of cargo loaded on the dump truck DT.
なお、本実施形態では、上部旋回体3の旋回動作の時間が規定時間以上か否かに基づいて旋回量を判定する例について説明した。しかしながら、本実施形態は、旋回量を規定時間に基づく判定に制限するものではなく、上部旋回体3の旋回角が所定角以上か否かに基づいて旋回量を判定してもよい。
In this embodiment, an example has been described in which the amount of rotation is determined based on whether the time for the rotation operation of the upper rotating body 3 is equal to or greater than a specified time. However, this embodiment does not limit the determination of the amount of rotation to be based on a specified time, and the amount of rotation may also be determined based on whether the rotation angle of the upper rotating body 3 is equal to or greater than a specified angle.
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、2回積載物の重量する際に、上部旋回体3の旋回後に2回目の積載物の重量の検出を行う例について説明した。しかしながら、第1の実施形態は、2回目の積載物の重量の検出を旋回後に制限するものではない。そこで、第2の実施形態では、2回目の積載物の重量の検出を、第1の実施形態と異なるタイミングで行う例について説明する。なお、ショベル100の構成については、第1の実施形態と同様として、説明を省略する。
Second Embodiment
In the first embodiment, an example was described in which, when the weight of the load is detected twice, the second weight of the load is detected after the upper rotating body 3 has rotated. However, the first embodiment does not limit the detection of the second weight of the load to after the rotation. Therefore, in the second embodiment, an example is described in which the second weight of the load is detected at a different timing from that in the first embodiment. Note that the configuration of the excavator 100 is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
第2の実施形態は、ブーム4の上げ動作中に、2回目の積載物の重量の検出を行う例について説明する。本実施形態ではブーム4の上げ動作中に2回の積載物の重量の検出を行う例について説明する。例えば、土砂の掘削を行う際、ショベル100が存在する地面よりも低い場所に存在する土砂をバケット6に積載する場合がある。このような場合、高さ方向にバケット6が移動する距離も長くなり、上げ動作中にバケット6から積載物の一部がこぼれ落ちる可能性がある。
In the second embodiment, an example is described in which the weight of the load is detected for the second time during the raising operation of the boom 4. In this embodiment, an example is described in which the weight of the load is detected for the second time during the raising operation of the boom 4. For example, when excavating soil, soil that is located at a lower level than the ground where the shovel 100 is located may be loaded into the bucket 6. In such a case, the distance that the bucket 6 moves in the height direction becomes longer, and there is a possibility that part of the load will fall out of the bucket 6 during the raising operation.
そこで、本実施形態に係る積載物重量算出部61は、2回計測として、積載物の重量について第1の計測を行った後に、ブーム4の上げ動作を行い、上げ動作の後に積載物の重量について第2の計測を行う。
Therefore, in this embodiment, the load weight calculation unit 61 performs two measurements: a first measurement of the load weight, then a lifting operation of the boom 4 is performed, and a second measurement of the load weight is performed after the lifting operation.
図9は、本実施形態に係るショベル100による積載物をダンプトラックDTに積み込むまでの処理手順を示したフローチャートである。図9に示される例では、ショベル100による掘削動作が完了し、バケット6への積載物の積載が完了した後の処理を示している。
Figure 9 is a flowchart showing the processing procedure up to loading a load by the shovel 100 into the dump truck DT according to this embodiment. The example shown in Figure 9 shows the processing after the excavation operation by the shovel 100 is completed and the load of the load into the bucket 6 is completed.
まず、積載物重量算出部61は、掘削動作が完了した後、バケット6に積載されている積載物の重量の算出(計測)を開始する(S901)。
First, after the excavation operation is completed, the load weight calculation unit 61 starts calculating (measuring) the weight of the load loaded on the bucket 6 (S901).
そして、コントローラ30は、操作者からの操作に従って、ブーム4の上げ制御を開始する(S902)。そして、コントローラ30は、バケット6の高さが、所定の第1高さHa1以上か否かを判定する(S903)。所定の第1高さHa1より小さい場合(S903:No)、バケット6の高さが、所定の第1高さHa1になるまで処理を繰り返す。所定の第1高さHa1とは、積載物を積載した位置からブーム4の上げ動作を開始した場合に、ブームシリンダ7の推力に含まれるノイズが少ないと推測される高さに基づいて定められている。
Then, the controller 30 starts control of raising the boom 4 in accordance with the operation from the operator (S902). The controller 30 then determines whether the height of the bucket 6 is equal to or greater than the predetermined first height Ha1 (S903). If it is smaller than the predetermined first height Ha1 (S903: No), the process is repeated until the height of the bucket 6 reaches the predetermined first height Ha1. The predetermined first height Ha1 is determined based on a height at which it is assumed that there is less noise contained in the thrust of the boom cylinder 7 when the raising operation of the boom 4 is started from the position where the load is loaded.
一方、コントローラ30は、バケット6の高さが、所定の第1高さHa1以上と判定した場合(S903:Yes)、積載物重量算出部61は、現在算出された積載物の重量を、実際の重量として採用する候補である第1検出値として取得する(S904)。
On the other hand, if the controller 30 determines that the height of the bucket 6 is equal to or greater than the predetermined first height Ha1 (S903: Yes), the load weight calculation unit 61 acquires the currently calculated weight of the load as the first detection value, which is a candidate for use as the actual weight (S904).
コントローラ30は、継続してブーム4の上げ動作を行っている。そして、コントローラ30は、バケット6の高さが、所定の第2高さHa2以上か否かを判定する(S905)。所定の第2高さHa2より小さい場合(S905:No)、バケット6の高さが、所定の第2高さHa2になるまで処理を繰り返す。所定の第2高さHa2とは、所定の第1高さHa1より高い位置であって、例えば、バケット6から積載物をダンプトラックDTの荷台に排出可能な高さとする。
The controller 30 continues to perform the raising operation of the boom 4. Then, the controller 30 determines whether the height of the bucket 6 is equal to or greater than the predetermined second height Ha2 (S905). If it is less than the predetermined second height Ha2 (S905: No), the process is repeated until the height of the bucket 6 reaches the predetermined second height Ha2. The predetermined second height Ha2 is a position higher than the predetermined first height Ha1, and is, for example, a height at which a load can be discharged from the bucket 6 onto the bed of the dump truck DT.
一方、コントローラ30は、バケット6の高さが、所定の第2高さHa2以上と判定した場合(S905:Yes)、積載物重量算出部61は、現在算出された積載物の重量を、実際の重量として採用する候補である第2検出値として取得する(S906)。
On the other hand, if the controller 30 determines that the height of the bucket 6 is equal to or greater than the predetermined second height Ha2 (S905: Yes), the load weight calculation unit 61 acquires the currently calculated weight of the load as a second detection value, which is a candidate for use as the actual weight (S906).
重量判断部62は、|第1検出値-第2検出値|<判定閾値を満たすか否かを判定する(S907)。重量判断部62が当該条件を満たす(積載物がこぼれ落ちてない)と判定した場合(S907:Yes)、重量判断部62は、第1検出値を、積載物の実際の重量として仮確定する(S908)。
The weight determination unit 62 determines whether or not |First detection value - Second detection value| < the determination threshold is satisfied (S907). If the weight determination unit 62 determines that this condition is satisfied (the load has not fallen off) (S907: Yes), the weight determination unit 62 provisionally determines the first detection value as the actual weight of the load (S908).
重量判断部62が、条件を満たしていない(積載物の一部がこぼれ落ちた)と判定した場合(S907:No)、情報伝達部53が、操作者がこぼれ落ちたことを認識できるよう、表示装置40に警告を表示する(S909)。そして、重量判断部62は、第2検出値を、積載物の実際の重量として仮確定する(S910)。さらに、コントローラ30は、今回の積載において、積載物の一部がこぼれ落ちたことが把握するための情報を、積載物の積載に関する履歴情報に書き込む。
If the weight determination unit 62 determines that the condition is not met (part of the load has fallen off) (S907: No), the information transmission unit 53 displays a warning on the display device 40 so that the operator can recognize that part of the load has fallen off (S909). Then, the weight determination unit 62 provisionally determines the second detection value as the actual weight of the load (S910). Furthermore, the controller 30 writes information for understanding that part of the load has fallen off during this loading into the history information regarding the loading of the load.
その後、コントローラ30は、操作者の操作によって、バケット6の積載物が、ダンプトラックDTの荷台に排出されたと判定した場合、重量判断部62が、仮確定していた積載物の重量を確定する(S911)。
After that, when the controller 30 determines that the load in the bucket 6 has been discharged onto the bed of the dump truck DT by the operator's operation, the weight determination unit 62 confirms the provisionally confirmed weight of the load (S911).
そして、加算積載量算出部64が、ダンプトラックDTに積載された積載物の重量を積算する(S912)。さらに、残積載量算出部65は、ダンプトラックDTの最大積載量と、加算積載量算出部64で算出した現在の加算積載量との差を残積載量として算出する。
Then, the added load calculation unit 64 accumulates the weight of the load loaded on the dump truck DT (S912). Furthermore, the remaining load calculation unit 65 calculates the difference between the maximum load of the dump truck DT and the current added load calculated by the added load calculation unit 64 as the remaining load.
上述した処理手順でバケット6から積載物の一部がこぼれ落ちた場合を考慮して、ダンプトラックDTに積載された積載物の重量の積算が可能となる。
The above-mentioned processing procedure makes it possible to calculate the weight of the load on the dump truck DT, taking into account the case where part of the load falls out of the bucket 6.
図9に示す処理手順においては、積載物の一部がこぼれ落ちたと判定された場合に、履歴情報に書き込むと共に、警報(積載物の一部が落ちたことを示す情報の一例)を出力する例について説明した。しかしながら、積載物の一部がこぼれ落ちたと判定された場合に行う処理を、履歴情報に書き込むと共に、警報を出力する制御に、制限するものではない。例えば、重量判断部62によって積載物の一部がこぼれ落ちたと判定された場合に、当該積載物をダンプトラックDTの荷台に積み込むのを中止し、再びショベル100による掘削動作から行ってもよい。
In the processing procedure shown in FIG. 9, an example has been described in which, when it is determined that part of the load has fallen, the information is written to the history information and an alarm (one example of information indicating that part of the load has fallen) is output. However, the processing performed when it is determined that part of the load has fallen is not limited to control of writing the information to the history information and outputting an alarm. For example, when it is determined by the weight determination unit 62 that part of the load has fallen, the loading of the load onto the bed of the dump truck DT may be stopped, and the excavation operation by the excavator 100 may be resumed.
上述した実施形態のショベル100(作業機械の一例)によれば、コントローラ30は2回積載物の重量を算出し、2回の積載物の重量の差が判定閾値(所定値の一例)より小さい場合には、2回のうち前の方を積載物の重量として採用することで、ノイズの影響を抑制できるので、重量の計測精度を向上させることができる。また、2回の積載物の重量の差が判定閾値(所定値の一例)以上の場合には、2回のうち後で計測された積載物の重量を採用することで、積載物の一部がこぼれ落ちたことを考慮できるので、重量の計測精度を向上させることができる。
According to the excavator 100 (an example of a work machine) of the embodiment described above, the controller 30 calculates the weight of the load twice, and if the difference between the two load weights is less than a judgment threshold (an example of a predetermined value), the earlier of the two load weights is used as the weight of the load, thereby suppressing the effects of noise and improving the weight measurement accuracy. Also, if the difference between the two load weights is equal to or greater than the judgment threshold (an example of a predetermined value), the later of the two load weights is used, which takes into account that part of the load has fallen off, thereby improving the weight measurement accuracy.
上述した実施形態のショベル100(作業機械の一例)によれば、コントローラ30は2回積載物の重量を算出し、2回の積載物の重量の差が判定閾値(所定値の一例)より小さい場合には、2回のうち前の方を積載物の重量として採用することで、ノイズの影響を抑制できるので、ダンプトラックDTに積み込まれる積載物の重量の計測精度を向上させることができる。また、2回の積載物の重量の差が判定閾値(所定値の一例)以上の場合には、2回のうち後で計測された積載物の重量を採用することで、積載物の一部がこぼれ落ちたことを考慮できるので、ダンプトラックDTに積み込まれる積載物の重量の計測精度を向上させることができる。
According to the excavator 100 (an example of a work machine) of the embodiment described above, the controller 30 calculates the weight of the load twice, and if the difference between the weights of the load in the two loads is smaller than a judgment threshold (an example of a predetermined value), the weight of the load measured earlier of the two loads is used as the weight of the load, thereby suppressing the effects of noise and improving the measurement accuracy of the weight of the load loaded onto the dump truck DT. Also, if the difference between the weights of the load in the two loads is equal to or greater than the judgment threshold (an example of a predetermined value), the weight of the load measured later of the two loads is used, which takes into account that part of the load has fallen off, thereby improving the measurement accuracy of the weight of the load loaded onto the dump truck DT.
(第3の実施形態)
上述した実施形態では、バケット6の積載物の重量に関する制御について説明した。しかしながら、積載物の重量に関する制御を行う際、作業機械のアタッチメントの先端に設けられた作業具を、バケット6に制限するものではない。そこで第3の実施形態では、作業機械のアタッチメントの先端に設けられた作業具が、リフティングマグネットの場合について説明する。
Third Embodiment
In the above-described embodiment, a description has been given of control relating to the weight of a load on the bucket 6. However, when controlling the weight of a load, the implement provided at the tip of the attachment of the work machine is not limited to the bucket 6. Therefore, in the third embodiment, a case will be described in which the implement provided at the tip of the attachment of the work machine is a lifting magnet.
図10は、本実施形態に係る作業機械200の側面図である。作業機械200の下部走行体201には旋回機構202を介して上部旋回体203が搭載されている。上部旋回体203にはブーム204が取り付けられている。ブーム204の先端にはアーム205が取り付けられ、アーム205の先端にはエンドアタッチメント(作業具)としてのリフティングマグネット206が取り付けられている。ブーム204及びアーム205はアタッチメントの一例である作業アタッチメントを構成している。そして、ブーム204はブームシリンダ207(油圧シリンダの一例)で駆動され、アーム205はアームシリンダ208(油圧シリンダの一例)で駆動され、リフティングマグネット206はリフティングマグネットシリンダ209(油圧シリンダの一例)で駆動される。なお、本実施形態において、アタッチメントの先端に取り付けられ搬送物の搬送に用いることができる作業具(搬送機構)はリフティングマグネット206であるが、作業の種類によって、グラップル、解体用フォーク、チェーンソーを含むハーベスタ等の他の作業具が取り付けられてもよい。
Figure 10 is a side view of the work machine 200 according to this embodiment. An upper rotating body 203 is mounted on a lower traveling body 201 of the work machine 200 via a rotating mechanism 202. A boom 204 is attached to the upper rotating body 203. An arm 205 is attached to the tip of the boom 204, and a lifting magnet 206 is attached to the tip of the arm 205 as an end attachment (work tool). The boom 204 and the arm 205 constitute a work attachment, which is an example of an attachment. The boom 204 is driven by a boom cylinder 207 (an example of a hydraulic cylinder), the arm 205 is driven by an arm cylinder 208 (an example of a hydraulic cylinder), and the lifting magnet 206 is driven by a lifting magnet cylinder 209 (an example of a hydraulic cylinder). In this embodiment, the work tool (transport mechanism) that is attached to the tip of the attachment and can be used to transport the transported object is a lifting magnet 206, but depending on the type of work, other work tools such as a grapple, a demolition fork, or a harvester including a chainsaw may be attached.
ブーム204にはブーム角度センサS201が取り付けられ、アーム205にはアーム角度センサS202が取り付けられ、リフティングマグネット206にはリフティングマグネット角度センサS203が取り付けられている。上部旋回体203には、操作装置26、コントローラ230、表示装置40、空間認識装置280、機体傾斜センサS204及び旋回角速度センサS205が取り付けられている。なお、操作装置26、及び表示装置40は、上述した実施形態と同様として説明を省略する。
A boom angle sensor S201 is attached to the boom 204, an arm angle sensor S202 is attached to the arm 205, and a lifting magnet angle sensor S203 is attached to the lifting magnet 206. An operation device 26, a controller 230, a display device 40, a spatial recognition device 280, a machine tilt sensor S204, and a rotation angular velocity sensor S205 are attached to the upper rotating body 203. Note that the operation device 26 and the display device 40 are the same as in the above-mentioned embodiment, so a description thereof will be omitted.
ブーム角度センサS201は、上部旋回体203に対するブーム204の回動角度であるブーム角度を検出するように構成されている。ブーム角度センサS201は、例えば、ブームフートピン回りのブーム204の回転角度を検出する回転角度センサ、ブームシリンダ207のストローク量(ブームストローク量)を検出するシリンダストロークセンサ、又は、ブーム204の傾斜角度を検出する傾斜(加速度)センサ等であってもよく、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせであってもよい。ブーム204に対するアーム205の回動角度であるアーム角度を検出するアーム角度センサS202、及び、アーム205に対するリフティングマグネット206の回動角度であるリフティングマグネット角度を検出するリフティングマグネット角度センサS203についても同様である。
The boom angle sensor S201 is configured to detect the boom angle, which is the rotation angle of the boom 204 relative to the upper rotating body 203. The boom angle sensor S201 may be, for example, a rotation angle sensor that detects the rotation angle of the boom 204 around the boom foot pin, a cylinder stroke sensor that detects the stroke amount (boom stroke amount) of the boom cylinder 207, or an inclination (acceleration) sensor that detects the inclination angle of the boom 204, or may be a combination of an acceleration sensor and a gyro sensor. The same is true for the arm angle sensor S202 that detects the arm angle that is the rotation angle of the arm 205 relative to the boom 204, and the lifting magnet angle sensor S203 that detects the lifting magnet angle that is the rotation angle of the lifting magnet 206 relative to the arm 205.
機体傾斜センサS204は水平面に対する上部旋回体203の傾斜(機体傾斜角度)を検出するように構成されている。本実施形態では、機体傾斜センサS204は上部旋回体203の前後軸及び左右軸回りの傾斜角度を検出する加速度センサである。上部旋回体203の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交して作業機械200の旋回軸上の一点である機械中心点を通る。
The machine body inclination sensor S204 is configured to detect the inclination (machine body inclination angle) of the upper rotating body 203 relative to the horizontal plane. In this embodiment, the machine body inclination sensor S204 is an acceleration sensor that detects the inclination angle around the fore-aft axis and the lateral axis of the upper rotating body 203. The fore-aft axis and the lateral axis of the upper rotating body 203 are, for example, perpendicular to each other and pass through the machine center point, which is a point on the rotation axis of the work machine 200.
旋回角速度センサS205は、上部旋回体203の旋回角速度を検出する。本実施形態では、ジャイロセンサである。レゾルバ、ロータリエンコーダ等であってもよい。
The rotation angular velocity sensor S205 detects the rotation angular velocity of the upper rotating body 203. In this embodiment, it is a gyro sensor. It may also be a resolver, a rotary encoder, etc.
空間認識装置280は作業機械200の周囲を撮像するように構成されている。空間認識装置280は、例えば、単眼カメラ、ステレオカメラ、距離画像カメラ、赤外線カメラ又はLIDAR等である。図10の例では、空間認識装置280は、上部旋回体203の上面前端に取り付けられたフロントカメラ280F、上部旋回体203の上面後端に取り付けられたバックカメラ280B、上部旋回体203の上面左端に取り付けられた左カメラ280L、及び、上部旋回体203の上面右端に取り付けられた右カメラ280R(図10では不可視。)を含む。
The spatial recognition device 280 is configured to capture images of the surroundings of the work machine 200. The spatial recognition device 280 is, for example, a monocular camera, a stereo camera, a distance imaging camera, an infrared camera, or a LIDAR. In the example of FIG. 10, the spatial recognition device 280 includes a front camera 280F attached to the front end of the upper surface of the upper rotating body 203, a rear camera 280B attached to the rear end of the upper surface of the upper rotating body 203, a left camera 280L attached to the left end of the upper surface of the upper rotating body 203, and a right camera 280R (not visible in FIG. 10) attached to the right end of the upper surface of the upper rotating body 203.
そして、空間認識装置280は、例えば、CCDやCMOS等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮像した画像を表示装置40に出力する。また、空間認識装置280は、空間認識装置280又は作業機械200から認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。撮像した画像を利用するだけでなく、空間認識装置280としてミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等を利用する場合には、多数の信号(レーザ光等)を物体に発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を検出してもよい。
The spatial recognition device 280 is, for example, a monocular camera having an imaging element such as a CCD or CMOS, and outputs the captured image to the display device 40. The spatial recognition device 280 may also be configured to calculate the distance from the spatial recognition device 280 or the work machine 200 to the recognized object. In addition to using the captured image, when a millimeter wave radar, ultrasonic sensor, laser radar, or the like is used as the spatial recognition device 280, multiple signals (laser light, etc.) may be transmitted to the object, and the reflected signals may be received, from which the distance and direction of the object may be detected.
空間認識装置280は、作業機械200の周囲に存在する物体を検知するように構成されている。物体は、例えば、ダンプトラック、地形形状(傾斜、穴等)、電線、電柱、人、動物、車両、建設機械、建造物、壁、ヘルメット、安全ベスト、作業服、又は、ヘルメットにおける所定のマーク等である。このようにして、空間認識装置280は、物体の種類、位置、及び形状等の少なくとも1つを識別できるように構成されていてもよい。例えば、空間認識装置280は、人と人以外の物体とを区別できるように構成されていてもよい。
The spatial recognition device 280 is configured to detect objects present around the work machine 200. The objects are, for example, dump trucks, terrain features (slope, holes, etc.), electric wires, utility poles, people, animals, vehicles, construction machinery, buildings, walls, helmets, safety vests, work clothes, or specific marks on helmets. In this manner, the spatial recognition device 280 may be configured to identify at least one of the type, position, and shape of an object. For example, the spatial recognition device 280 may be configured to distinguish between people and non-human objects.
ブームシリンダ207にはブームロッド圧センサS206a、ブームボトム圧センサS206b、及び、ブームシリンダストロークセンサS207が取り付けられていてもよい。アームシリンダ208にはアームロッド圧センサS206c、アームボトム圧センサS206d、及び、アームシリンダストロークセンサS208が取り付けられていてもよい。リフティングマグネットシリンダ209にはリフティングマグネットロッド圧センサS206e、リフティングマグネットボトム圧センサS206f、及び、リフティングマグネットシリンダストロークセンサS209が取り付けられていてもよい。
The boom cylinder 207 may be equipped with a boom rod pressure sensor S206a, a boom bottom pressure sensor S206b, and a boom cylinder stroke sensor S207. The arm cylinder 208 may be equipped with an arm rod pressure sensor S206c, an arm bottom pressure sensor S206d, and an arm cylinder stroke sensor S208. The lifting magnet cylinder 209 may be equipped with a lifting magnet rod pressure sensor S206e, a lifting magnet bottom pressure sensor S206f, and a lifting magnet cylinder stroke sensor S209.
ブームロッド圧センサS206aはブームシリンダ207のロッド側油室の圧力(以下、「ブームロッド圧」とする。)を検出し、ブームボトム圧センサS206bはブームシリンダ207のボトム側油室の圧力(以下、「ブームボトム圧」とする。)を検出する。アームロッド圧センサS206cはアームシリンダ208のロッド側油室の圧力(以下、「アームロッド圧」とする。)を検出し、アームボトム圧センサS206dはアームシリンダ208のボトム側油室の圧力(以下、「アームボトム圧」とする。)を検出する。リフティングマグネットロッド圧センサS206eはリフティングマグネットシリンダ209のロッド側油室の圧力(以下、「リフティングマグネットロッド圧」とする。)を検出し、リフティングマグネットボトム圧センサS206fはリフティングマグネットシリンダ209のボトム側油室の圧力(以下、「リフティングマグネットボトム圧」とする。)を検出する。
The boom rod pressure sensor S206a detects the pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 207 (hereinafter referred to as the "boom rod pressure"), and the boom bottom pressure sensor S206b detects the pressure in the bottom side oil chamber of the boom cylinder 207 (hereinafter referred to as the "boom bottom pressure"). The arm rod pressure sensor S206c detects the pressure in the rod side oil chamber of the arm cylinder 208 (hereinafter referred to as the "arm rod pressure"), and the arm bottom pressure sensor S206d detects the pressure in the bottom side oil chamber of the arm cylinder 208 (hereinafter referred to as the "arm bottom pressure"). The lifting magnet rod pressure sensor S206e detects the pressure in the rod side oil chamber of the lifting magnet cylinder 209 (hereinafter referred to as the "lifting magnet rod pressure"), and the lifting magnet bottom pressure sensor S206f detects the pressure in the bottom side oil chamber of the lifting magnet cylinder 209 (hereinafter referred to as the "lifting magnet bottom pressure").
上部旋回体203には、運転室としてのキャビン210が設けられ且つエンジン11等の動力源が搭載されている。
The upper rotating body 203 is provided with a cabin 210 as a driver's cab and is equipped with a power source such as an engine 11.
また、上部旋回体203上にはキャビン210がキャブ昇降装置290を介して昇降可能に設けられている。以下では、このように昇降可能なキャビンを「エレベータキャブ」と称する場合がある。なお、図1は、キャブ昇降装置290によりキャビン210が最高位置まで上昇した状態を示す。また、キャビン210は、ブーム204の側方(通常、左側)に配置されている。
A cabin 210 is provided on the upper rotating body 203 so that it can be raised and lowered via a cab lifting device 290. Hereinafter, such a cabin that can be raised and lowered may be referred to as an "elevator cab." Note that FIG. 1 shows the state in which the cabin 210 has been raised to its highest position by the cab lifting device 290. The cabin 210 is also located to the side of the boom 204 (usually on the left side).
作業機械200は、エンジン11を含めて、図2で示したショベル100と同様の油圧駆動系を有するものとして説明を省略する。
The work machine 200 has a hydraulic drive system, including the engine 11, similar to that of the excavator 100 shown in FIG. 2, and so a detailed description will be omitted.
本実施形態に係る作業機械200は、上述した実施形態のショベル100と比べて、アタッチメントの先端の作業具に、バケット6の代わりに、リフティングマグネット206を備えている。このため、本実施形態に係るコントローラ230は、上述した実施形態のコントローラ30と比べて、リフティングマグネット206に対応した制御を行う点で異なる。
Compared to the excavator 100 of the above-described embodiment, the work machine 200 of this embodiment is equipped with a lifting magnet 206 instead of a bucket 6 on the work tool at the tip of the attachment. Therefore, the controller 230 of this embodiment differs from the controller 30 of the above-described embodiment in that it performs control corresponding to the lifting magnet 206.
本実施形態に係るコントローラ230は、リフティングマグネット206に吸着した搬送部物を、ダンプトラックに積載するよう制御する。リフティングマグネット206に吸着した搬送物は、重量が計測された後、ダンプトラックへの搬送中に搬送物が落下した場合、計測誤差が生じる。そこで、本実施形態に係るコントローラ230は、リフティングマグネット206に吸着された搬送物の重量を複数回計測する。そして、コントローラ230は、前回の計測結果とのずれが生じたと判定した場合に、搬送物の落下に対応する制御を行う。
The controller 230 according to this embodiment controls the transported object attracted to the lifting magnet 206 so that it is loaded onto a dump truck. If the transported object attracted to the lifting magnet 206 falls during transport to the dump truck after its weight is measured, a measurement error will occur. Therefore, the controller 230 according to this embodiment measures the weight of the transported object attracted to the lifting magnet 206 multiple times. Then, when the controller 230 determines that a deviation from the previous measurement result has occurred, it performs control to respond to the drop of the transported object.
搬送物の落下に対応する制御としては、例えば、ブーム204を下げて落下している搬送物を再びリフティングマグネット206に吸着させたり、リフティングマグネット206の磁力の出力を大きくして、落下している搬送物を再び吸着させたりする。さらには、上述した実施形態と同様に、警告の表示などを行ってもよい。
As a control to deal with the falling of the transported object, for example, the boom 204 is lowered so that the fallen transported object is attracted to the lifting magnet 206 again, or the magnetic force output of the lifting magnet 206 is increased so that the fallen transported object is attracted to the lifting magnet 206 again. Furthermore, a warning may be displayed as in the above-mentioned embodiment.
図11は、本実施形態に係る作業機械200による積載物をダンプトラックDTに積み込むまでの処理手順を示したフローチャートである。図11に示される例では、作業機械200にスクラップ部材等(以下、積載物と称する)の吸着動作が完了し、リフティングマグネット206に積載物の吸着が完了した後の処理を示している。
Figure 11 is a flow chart showing the processing procedure up to loading a load onto a dump truck DT by the work machine 200 according to this embodiment. The example shown in Figure 11 shows the processing after the work machine 200 has completed the suction operation of scrap materials or the like (hereinafter referred to as the load) and the lifting magnet 206 has completed suction of the load.
本実施形態に係るコントローラ230は、積載物をダンプトラックDTに積み込むまでの処理として、図9で示した処理と同様に、積載物の重量を2回算出した後、重量判断部62が、|第1検出値-第2検出値|<判定閾値を満たすか否かの判定まで行う(S901~S907)。
In the present embodiment, the controller 230 performs the process of loading the load onto the dump truck DT by calculating the weight of the load twice in the same manner as the process shown in FIG. 9, and then the weight determination unit 62 performs the process of determining whether or not |First detection value - Second detection value| < the determination threshold is satisfied (S901 to S907).
重量判断部62が当該条件を満たす(積載物が落下していない)と判定した場合(S907:Yes)、重量判断部62は、第1検出値を、積載物の実際の重量として仮確定する(S908)。
If the weight determination unit 62 determines that the condition is met (the load has not fallen) (S907: Yes), the weight determination unit 62 provisionally determines the first detection value as the actual weight of the load (S908).
一方、重量判断部62が、条件を満たしていない(積載物の一部が落下した)と判定した場合(S907:No)、自動制御部54が、落下した積載物に対する再吸着制御を行う(S1101)。再吸着制御は、任意の手法でよい。例えば、自動制御部54は、ブーム4を下げて、落下した積載物を再吸着させてもよい。
On the other hand, if the weight determination unit 62 determines that the condition is not satisfied (part of the load has fallen) (S907: No), the automatic control unit 54 performs re-adsorption control for the fallen load (S1101). The re-adsorption control may be performed by any method. For example, the automatic control unit 54 may lower the boom 4 to re-adsorb the fallen load.
さらに、積載物の一部が落下したことから、リフティングマグネット206に吸着している積載物において、落下しそうな積載物が存在する可能性がある。そこで、自動制御部54は、リフティングマグネット206に吸着している積載物に対して、再吸着を行ってもよい。例えば、自動制御部54は、リフティングマグネット206を流れる電力を調整して、リフティングマグネット206の磁力を強くする制御を行う。これにより、落下しそうな積載物に対する吸着力が強化されるので、これ以上積載物が落下することを抑制できる。
Furthermore, because part of the load has fallen, there is a possibility that some of the loads attracted to the lifting magnet 206 are likely to fall. Therefore, the automatic control unit 54 may re-attach the loads attracted to the lifting magnet 206. For example, the automatic control unit 54 controls the lifting magnet 206 to strengthen its magnetic force by adjusting the power flowing through the lifting magnet 206. This strengthens the attraction force for the loads that are likely to fall, thereby preventing the loads from falling any further.
その後、積載物重量算出部61は、現在リフティングマグネット206に吸着している積載物の重量を再び算出し、算出された重量を、実際の重量として仮確定する(S1102)。当該処理により、再吸着したか否かにかかわらず、リフティングマグネット206に吸着している積載物の重量を適切に検出できる。
Then, the load weight calculation unit 61 recalculates the weight of the load currently attached to the lifting magnet 206 and provisionally determines the calculated weight as the actual weight (S1102). This process makes it possible to properly detect the weight of the load attached to the lifting magnet 206, regardless of whether the load has been reattached.
その後、コントローラ30は、操作者の操作によって、リフティングマグネット206に吸着されていた積載物が、ダンプトラックDTの荷台に排出されたと判定した場合、重量判断部62が、仮確定していた積載物の重量を確定する(S911)。
After that, when the controller 30 determines that the load attracted to the lifting magnet 206 has been discharged onto the bed of the dump truck DT by the operator's operation, the weight determination unit 62 confirms the provisionally confirmed weight of the load (S911).
そして、加算積載量算出部64が、ダンプトラックDTに積載された積載物の重量を積算する(S912)。さらに、残積載量算出部65は、ダンプトラックDTの最大積載量と、加算積載量算出部64で算出した現在の加算積載量との差を残積載量として算出する。
Then, the added load calculation unit 64 accumulates the weight of the load loaded on the dump truck DT (S912). Furthermore, the remaining load calculation unit 65 calculates the difference between the maximum load of the dump truck DT and the current added load calculated by the added load calculation unit 64 as the remaining load.
上述した処理手順によって、リフティングマグネット206に吸着していた積載物の一部が落下した場合に対応する制御を行うことができる。したがって、作業機械200の周辺が積載物(スクラップ部材等)が落下した状態になることを抑制できる。
The above-described processing procedure allows control to be performed in the event that part of the load attracted to the lifting magnet 206 falls. This makes it possible to prevent the load (scrap parts, etc.) from falling onto the surroundings of the work machine 200.
上述した処理手順では、ブーム204を上げている間に、積載物の重量を2回検出する例について説明した。しかしながら、本実施形態は、ブーム204を上げている間に、積載物の重量を2回検出する手法に制限するものではなく、積載物重量算出部61は、ブーム204を上げている間に積載物の重量を検出した後、上部旋回体3が旋回動作を行っている間に積載物の重量を検出してもよい。この場合でも、重量判断部62が積載物の一部が落下したと判定した場合に、上述した処理と同様の手順で積載物の再吸着を行ってもよい。
In the above-described processing procedure, an example has been described in which the weight of the load is detected twice while the boom 204 is being raised. However, this embodiment is not limited to the method of detecting the weight of the load twice while the boom 204 is being raised, and the load weight calculation unit 61 may detect the weight of the load while the upper rotating body 3 is performing a rotating operation after detecting the weight of the load while the boom 204 is being raised. Even in this case, if the weight determination unit 62 determines that part of the load has fallen, the load may be re-adsorbed using a procedure similar to the above-described processing.
さらには、積載物重量算出部61は、上部旋回体3が旋回動作を行っている間に、積載物の重量を2回検出してもよい。この場合でも、重量判断部62が積載物の一部が落下したと判定した場合に、上述した処理と同様の手順で積載物の再吸着を行ってもよい。
Furthermore, the load weight calculation unit 61 may detect the weight of the load twice while the upper rotating body 3 is rotating. Even in this case, if the weight determination unit 62 determines that part of the load has fallen, the load may be re-adsorbed in the same manner as in the above-mentioned process.
上述した処理においては、自動制御部54が再吸着制御を行う例について説明した。しかしながら、自動制御部54が再吸着制御を行う手法に制限するものではない。例えば、積載物が落下したと判定された場合に、情報伝達部53が、操作者がこぼれ落ちた旨、及び、積載物の再吸着を促す旨を、表示装置40に表示してもよい。
In the above-mentioned process, an example in which the automatic control unit 54 performs re-adsorption control has been described. However, the present invention is not limited to a method in which the automatic control unit 54 performs re-adsorption control. For example, when it is determined that the load has fallen, the information transmission unit 53 may display on the display device 40 that the operator has fallen and that the operator is prompted to re-adsorb the load.
本実施形態においては、コントローラ230による積載物の重量の算出の精度を向上させることで、計量調整の手戻り作業を削減できるので、積み込み現場の作業効率を向上させることができる。また、本実施形態に係るコントローラ230は、リフティングマグネット206に吸着していた積載物が落下した場合に、落下した積載物の再吸着を行うことで、落下した積載物が作業機械200周辺に散らばることを抑制できる。
In this embodiment, by improving the accuracy of calculation of the weight of the load by the controller 230, the rework of weighing adjustment can be reduced, thereby improving the work efficiency at the loading site. Furthermore, when a load that was attracted to the lifting magnet 206 falls, the controller 230 according to this embodiment re-attracts the fallen load, thereby preventing the fallen load from scattering around the work machine 200.
(第3の実施形態の変形例)
上述した第3の実施形態では、リフティングマグネット206に吸着している積載物の重量の検出を複数回行う一態様について説明した。しかしながら、複数回行う重量の検出手法を、第3の実施形態で示した手法に制限するものではない。そこで、第3の実施形態の変形例では、積載物重量算出部61は、コントローラ230の演算周期に合わせて繰り返し、重量の検出を行う例について説明する。本変形例では、例えば0.1秒単位で重量の検出を繰り返すことが考えられる。
(Modification of the third embodiment)
In the above-mentioned third embodiment, an aspect in which the weight of the load attracted to the lifting magnet 206 is detected multiple times has been described. However, the method of detecting the weight multiple times is not limited to the method shown in the third embodiment. Therefore, in a modification of the third embodiment, an example in which the load weight calculation unit 61 repeatedly detects the weight in accordance with the calculation cycle of the controller 230 will be described. In this modification, it is considered that the weight detection is repeated, for example, every 0.1 seconds.
そして、重量判断部62は、|前回の検出値-今回の検出値|が判定閾値より大きくなったか否かを判定する。そして、重量判断部62は、判定閾値よりも|前回の検出値-今回の検出値|が大きくなったと判定した場合に、積載物が落下したとみなして、自動制御部54が、積載物の再吸着制御を行う。本変形例における再吸着制御としては、リフティングマグネット206を流れる電力を調整して、リフティングマグネット206の磁力を強くする制御とする。
Then, the weight determination unit 62 judges whether or not |previous detection value - current detection value| is greater than the judgment threshold. If the weight determination unit 62 judges that |previous detection value - current detection value| is greater than the judgment threshold, it assumes that the load has fallen, and the automatic control unit 54 performs re-attachment control of the load. The re-attachment control in this modified example involves adjusting the power flowing through the lifting magnet 206 to strengthen the magnetic force of the lifting magnet 206.
本変形例では、積載物が落下したと判定した場合(換言すれば、リフティングマグネット206から積載物が落下した瞬間)に、自動制御部54が、リフティングマグネット206の磁力を強くする制御を行うことで、落下する途中の積載物を、再びリフティングマグネット206に吸着させることができる。
In this modified example, when it is determined that the load has fallen (in other words, the moment the load falls from the lifting magnet 206), the automatic control unit 54 controls the lifting magnet 206 to strengthen its magnetic force, so that the load in the middle of falling can be attracted to the lifting magnet 206 again.
また、本変形例は、再吸着制御を、リフティングマグネット206の磁力を強くする制御に制限するものではなく、自動制御部54は、積載物が落下したと判定した場合(換言すれば、リフティングマグネット206から積載物が落下した瞬間)に、ブーム204を下げて、落下している途中の積載物を、再びリフティングマグネット206に吸着させるような制御を行ってもよい。
In addition, this modified example does not limit the re-adsorption control to control that strengthens the magnetic force of the lifting magnet 206. When the automatic control unit 54 determines that the load has fallen (in other words, the moment the load falls from the lifting magnet 206), it may perform control to lower the boom 204 and cause the load that is falling to be attracted to the lifting magnet 206 again.
また、本変形例では、再吸着制御を行った後、積載物重量算出部61が、リフティングマグネット206に吸着している積載物の重量の検出を行う。その後、再び、積載物重量算出部61が、コントローラ230の演算周期に合わせて繰り返し、重量の際検出を行う。重量検出において積載物が落下したと判定した場合に、再吸着制御を行うことで、積載物が落下するのを抑制できる。さらに、重量の再検出を行うことで、高い精度で重量の検出を行うことができる。したがって、第3の実施形態と同様に、落下した積載物が作業機械200周辺に散らばることを抑制できる。
In addition, in this modified example, after performing re-adsorption control, the load weight calculation unit 61 detects the weight of the load adsorbed to the lifting magnet 206. Thereafter, the load weight calculation unit 61 again performs weight re-detection repeatedly in accordance with the calculation cycle of the controller 230. If it is determined in the weight detection that the load has fallen, re-adsorption control is performed to prevent the load from falling. Furthermore, by re-detecting the weight, it is possible to detect the weight with high accuracy. Therefore, similar to the third embodiment, it is possible to prevent the fallen load from scattering around the work machine 200.
上述した実施形態及び変形例においては、コントローラ30による積載物の重量の算出の精度を向上させることで、計量調整の手戻り作業を削減できるので、積み込み現場の作業効率を向上させることができる。また、上述した実施形態に係るコントローラ30は、ダンプトラックが積み込み可能な上限近傍まで積載物を積み込みできるので、輸送効率の向上を実現できる。さらに、上述した実施形態に係るコントローラ30は、ダンプトラックに対して積載物の過積載を抑制できるので、過積載の負荷による道路の損傷を抑制できる。
In the above-described embodiment and modified example, the accuracy of calculation of the weight of the load by the controller 30 is improved, thereby reducing the need for rework to adjust the weight, and thus improving work efficiency at the loading site. In addition, the controller 30 according to the above-described embodiment can load the load up to near the upper limit of the load that the dump truck can carry, thereby improving transport efficiency. Furthermore, the controller 30 according to the above-described embodiment can prevent the dump truck from being overloaded with the load, thereby reducing damage to roads caused by the load of an overload.
以上、本発明に係る作業機械の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。
Although the embodiment of the work machine according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. Various changes, modifications, substitutions, additions, deletions, and combinations are possible within the scope of the claims. Naturally, these also fall within the technical scope of the present invention.